Тяговые аккумуляторы – это специализированные источники питания, предназначенные для длительной и надежной работы электрооборудования в автономном режиме при значительных нагрузках. Они широко применяются в электромобилях, складской технике, гольф-карах, электропогрузчиках, инвалидных колясках, яхтах, а также в системах возобновляемой энергетики (солнечных и ветровых электростанциях).
В отличие от стартерных (автомобильных) аккумуляторов, предназначенных для кратковременной подачи высокого тока при запуске двигателя, тяговые аккумуляторы сконструированы для продолжительной работы с глубокими циклами разряда. Рассмотрим подробнее их устройство и особенности.
1. Устройство тягового аккумулятора
Конструктивные элементы тяговых аккумуляторов:
- Электродные пластины:
- Толщина: Пластины значительно толще, чем в стартерных аккумуляторах, что обеспечивает устойчивость к глубоким разрядам и увеличивает срок службы.
- Материал: В свинцово-кислотных аккумуляторах используются свинцово-кальциевые сплавы, а в литий-ионных – литиевые соединения. Пластины могут быть плоскими или трубчатыми (для максимальной долговечности, например, тип OPzS).
- Активный материал: Пластины покрыты материалами, участвующими в химических реакциях накопления и отдачи энергии. Это диоксид свинца для свинцово-кислотных АКБ или литий-фосфат для литий-ионных.
- Электролит: В свинцово-кислотных аккумуляторах используется серная кислота (жидкая в "заливных" АКБ, гелеобразная в гелевых АКБ или абсорбированная в AGM-аккумуляторах). В литий-ионных аккумуляторах применяются жидкие или твердые электролиты.
- Корпус: Изготавливается из прочного пластика, устойчивого к вибрациям, ударам и химическим воздействиям. Корпус часто герметичен, особенно в необслуживаемых моделях.
- Соединение ячеек: Тяговые аккумуляторы состоят из нескольких ячеек, соединенных последовательно. Напряжение каждой ячейки свинцово-кислотного аккумулятора составляет 2 В, поэтому для получения 12-вольтовой батареи необходимо 6 ячеек.
- Защитные системы: Тяговые аккумуляторы оборудованы системами защиты, включая термические датчики, предохранители и устройства для предотвращения перезаряда или перегрева, что повышает безопасность и продлевает срок службы батареи.
2. Особенности тяговых аккумуляторов
2.1. Назначение и свойства:
- Глубокий разряд: Рассчитаны на работу с глубокими разрядами, отдавая 70–80% номинальной емкости без ущерба для срока службы.
- Циклы заряд/разряд: Выдерживают 1000–2000 циклов при правильной эксплуатации.
- Долговечность: Имеют усиленную конструкцию и специализированные материалы, что обеспечивает более длительный срок службы.
- Высокая емкость: Обеспечивают длительное питание оборудования благодаря большой номинальной емкости.
2.2. Химические типы тяговых аккумуляторов:
- Свинцово-кислотные АКБ: Надежный и проверенный тип.
- Достоинства: доступная цена, устойчивость к глубоким разрядам, большой срок службы (особенно в гелевых и OPzS-модификациях).
- Недостатки: большой вес, относительно низкая энергоемкость, необходимость обслуживания (в моделях с жидким электролитом).
- AGM (Absorbent Glass Mat): Полностью герметичные, работающие на принципах свинцово-кислотных АКБ, но лучше выдерживающие циклические режимы.
- Гелевые АКБ: Электролит загущен до гелеобразного состояния, что делает их необслуживаемыми и устойчивыми к вибрациям.
- Преимущества: малый саморазряд, долговечность, минимальное выделение газов.
- Недостатки: более высокая стоимость.
- Литий-ионные АКБ (Li-ion, LiFePO4): Используются в современном оборудовании благодаря высокой энергоемкости, легкому весу и высокой мощности.
- Достоинства: до 5000 циклов зарядки, высокая плотность энергии, отсутствие необходимости обслуживания, малый вес.
- Недостатки: высокая стоимость.
2.3. Режимы работы:
- Разряд: Тяговые батареи рассчитаны на использование значительной емкости в цикле глубоких разрядов.
- Заряд: Зарядка должна проводиться с использованием соответствующих зарядных устройств. Для свинцово-кислотных АКБ быстрая зарядка не рекомендуется, в то время как литий-ионные могут заряжаться быстрее.
2.4. Преимущества и недостатки:
- Преимущества: высокая устойчивость к многократным глубоким разрядам, долгий срок службы, высокая емкость и стабильная работа под нагрузкой, возможность энергоснабжения для длительной работы.
- Недостатки: свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы тяжелые и имеют относительно низкую энергоёмкость, необходимость использования специальных зарядных устройств, риск сульфатации пластин (для свинцовых батарей), высокая стоимость литиевых батарей и необходимость специализированной защиты (BMS).
3. Области применения тяговых аккумуляторов
- Электрический транспорт: электрокары, электропогрузчики, гольф-кары.
- Индустриальное оборудование: складские тележки, подъемники, уборочные машины.
- Морское применение: яхты, катера.
- Системы автономного энергоснабжения: солнечные панели, ветрогенераторы.
- Медицинское оборудование: инвалидные коляски.
Тяговые аккумуляторы – надежные источники энергии, обеспечивающие стабильную и продолжительную работу электрооборудования. Выбор типа аккумулятора зависит от конкретных целей, бюджета и условий эксплуатации.
28.01.2025
391
