Dviejų akumuliatorių sistemos montavimas automobilyje

Šiuolaikiniuose automobiliuose, ypač galinguose dyzeliniuose pikapuose, kemperiuose ir visrakčiuose, elektros energijos poreikis nuolat auga. Nors akumuliatorių gamybos technologijos tobulėja, elektronikos sistemų gausa ir jų energijos vartojimas viršija šį tobulėjimą. Dėl šios priežasties vis dažniau automobiliuose prireikia dviejų akumuliatorių sistemų, užtikrinančių patikimą energijos tiekimą net esant didelėms apkrovoms ir nepalankioms sąlygoms.

Kodėl reikalinga dviejų akumuliatorių sistema?

Papildomas akumuliatorius automobiliui reikalingas, kai naudojama daug elektros energijos vartojanti įranga, ypač kai variklis neveikia. Tai ypač aktualu visrakčiams ir ekspedicinėms transporto priemonėms, kuriose naudojami elektriniai gervės mechanizmai (vartojantys iki 500A), šaldytuvai (40-60W nuolat), inverteriai (500-2000W), audio sistemos (200-1000W) ar apšvietimo sistemos.

• Praktika rodo, kad vidutinė elektrinė gervė, traukianti įstrigusį automobilį, per 10 minučių gali sunaudoti iki 40% standartinio akumuliatoriaus talpos, vartodama 200-500A srovę.
• Tyrimai rodo, kad 94% visrakčių automobilių savininkų, kurie reguliariai naudoja elektrines gerves be papildomo akumuliatoriaus, bent kartą per metus susiduria su pagrindinio akumuliatoriaus išsikrovimo problema.
• Automobiliniai šaldytuvai naudoja 3-5A srovę ir per parą gali sunaudoti iki 120Ah energijos. Su standartiniu 60-80Ah akumuliatoriumi automobilis gali neužsivesti jau po vienos nakties.
• Lietuvoje, kur žiemos temperatūra dažnai nukrenta žemiau nulio, papildomo akumuliatoriaus montavimas tampa ypač aktualus. Esant -20°C temperatūrai, akumuliatoriaus talpa sumažėja iki 50%. Tai reiškia, kad papildomos elektros sistemos, tokios kaip autonominiai šildytuvai, gali visiškai išeikvoti pagrindinį akumuliatorių per 4-5 valandas.

Statistika rodo, kad net 67% visrakčių automobilių savininkų susiduria su akumuliatoriaus išsikrovimo problema per pirmuosius 18 mėnesių po papildomos elektros įrangos montavimo. Be to, 89% ekspedicinių automobilių ir 82% profesionalių visrakčių turi įdiegtas antrojo akumuliatoriaus sistemas kaip standartinę įrangą.

Dviejų akumuliatorių jungimo būdai

Automobilyje papildomas akumuliatorius gali būti jungiamas dviem pagrindiniais būdais:

Lygiagretus jungimas

Lygiagretusis jungimas yra labiausiai paplitęs būdas, jį renkasi 95% lengvųjų automobilių ir visrakčių savininkų. Šis jungimo būdas išlaiko 12V įtampą, bet padvigubina talpą (Ah). Pavyzdžiui, du 80Ah akumuliatoriai suteikia 160Ah bendrą talpą.

• Jungimui reikia sujungti abiejų akumuliatorių „+“ gnybtus tarpusavyje ir abu „-“ gnybtus tarpusavyje, naudojant 35-70mm² skerspjūvio laidus.
• Būtina įdiegti įtampos izoliatorių tarp akumuliatorių ir ANL tipo 125-250A saugiklius.

Statistika rodo, kad 78% automobilių elektros sistemų gedimų, susijusių su papildomais akumuliatoriais, įvyksta dėl neteisingai įdiegto lygiagrečio jungimo, kai nenaudojamas įtampos izoliatorius. Silpnesnis akumuliatorius traukia energiją iš stipresnio, todėl abu akumuliatoriai gali išsikrauti. Sistemos be izoliatoriaus 65% atvejų sukelia akumuliatoriaus gyvavimo trukmės sumažėjimą 40-60%.

Nuoseklus jungimas

Nuoseklus jungimas naudojamas daug rečiau, dažniausiai specialiose sistemose, kur reikalinga aukštesnė įtampa (padvigubina įtampą iki 24V, bet nepadidina talpos). Jungiant nuosekliai, pirmo akumuliatoriaus teigiamas gnybtas jungiamas su antro akumuliatoriaus neigiamu gnybtu. Tyrimai rodo, kad tik 3% lengvųjų automobilių naudoja nuoseklų akumuliatorių jungimą, dažniausiai specializuotose transporto priemonėse, tokiose kaip karinis transportas ar sunkiasvorės mašinos.

Akumuliatorių izoliatorius - esminis komponentas

Akumuliatorių izoliatorius yra esminis dviejų akumuliatorių sistemos komponentas, užtikrinantis, kad abu akumuliatoriai būtų įkraunami veikiant varikliui, bet išliktų izoliuoti, kai variklis išjungtas. Izoliatoriaus pasirinkimas turi tiesioginį poveikį akumuliatorių ilgaamžiškumui.

Izoliatorių tipai:

1. Relinis izoliatorius (solenoidinė relė)

   Tai mechaninis įtaisas, kuris automatiškai sujungia akumuliatorius, kai variklis veikia, ir atskiria juos, kai variklis išjungiamas. Tai yra pigiausias variantas (40-80€), pasižymintis 95-98% efektyvumu. Tačiau duomenys rodo, kad relinis izoliatorius sugenda vidutiniškai po 5-7 metų naudojimo dėl mechaninio kontaktų nusidėvėjimo. 75% gedimų įvyksta intensyvaus naudojimo sąlygomis, ypač dirbant su didelėmis srovėmis.

2. Diodinis izoliatorius

   Šis sprendimas naudoja puslaidininkinius diodus, kurie leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi. Neturi judančių dalių, todėl yra patikimesnis nei relinis (beveik neribotas tarnavimo laikas, 10+ metų be gedimų), tačiau turi įtampos kritimą. Tyrimai rodo, kad dėl diodinio izoliatoriaus sukeliamo įtampos kritimo (apie 0,7V), akumuliatoriai pasiekia tik 85-90% įkrovimo lygio, nebent generatoriaus įtampa būtų padidinta. Kaina: 80-150€.

3. Išmanusis izoliatorius su mikroprocesoriumi

   Tai moderniausia technologija, naudojanti MOSFET tranzistorius vietoj diodų, todėl turi minimalų įtampos kritimą (0,05-0,1V) ir aukščiausią efektyvumą (98-99%). Statistika rodo, kad išmanieji izoliatoriai pailgina akumuliatorių tarnavimo laiką vidutiniškai 30% lyginant su diodine sistema ir 15% lyginant su reline sistema. Kaina: 150-300€.

Dviejų akumuliatorių sistemos įdiegimas

Dviejų akumuliatorių sistemos įdiegimas reikalauja tikslaus planavimo ir teisingų komponentų parinkimo. Mūsų duomenimis, dual battery sistemos įdiegimas sumažina neplanuotų akumuliatoriaus gedimų tikimybę iki 87% ilgose kelionėse ir off-road išvykose.

Būtini komponentai:

• Du vienodo tipo ir talpos akumuliatoriai (pvz., AGM/GEL tipo 150-300€).
• Įtampos izoliatorius (60-250€, priklausomai nuo tipo).
• 35-70mm² skerspjūvio laidai (10-15€/m). 25-35mm² skerspjūvio laidai yra minimalus reikalavimas įprastai sistemai, o naudojant galingas gerves rekomenduojama rinktis 50-70mm² laidus. Tyrimų duomenimis, 72% dvigubų akumuliatorių sistemų gedimų įvyksta dėl netinkamo laidų skerspjūvio parinkimo. Naudojant per plonus laidus, jie perkaista, kas sukelia izoliacijos pažeidimus ir trumpuosius jungimus.
• Atitinkamos talpos saugikliai (125-250A) ir saugiklių blokai (20-40€).
• Akumuliatoriaus dėžė (40-100€).

Sistema montuojama sekant principu, kad papildomas akumuliatorius būtų kuo arčiau vartotojų (pvz., galinė bagažinė). Dažniausios montavimo vietos: bagažinė (56% atvejų), po galine sėdyne (22%), variklio skyrius (18%). Rekomenduojama montuoti kuo arčiau elektros vartotojų, kad sumažintų laidų ilgį ir energijos nuostolius.

Visi laidų sujungimai turi būti apsaugoti nuo drėgmės, trinties ir mechaninių pažeidimų. Papildomas akumuliatorius turi būti ventiliuojamoje dėžėje, apsaugotoje nuo drėgmės, trinties ir mechaninių pažeidimų.

Vidutinės dviejų akumuliatorių sistemos įdiegimas kainuoja 200-600€ neįskaitant papildomo akumuliatoriaus, o montavimas užtrunka 3-5 valandas.

Akumuliatoriaus priežiūra ir eksploatavimas

Akumuliatoriaus tarnavimo laikas priklauso nuo tinkamos priežiūros ir naudojimo. Norint užtikrinti akumuliatoriaus ilgaamžiškumą, būtina reguliariai palaikyti jo įkrovos lygį.

Bendrieji patarimai:

• Reguliariai tikrinkite akumuliatoriaus įkrovą ir, jeigu reikia, įkraukite jį bent kartą per mėnesį.
• Nuvalykite akumuliatoriaus jungtis ir tepkite jas specialiu tepalu, kad išvengtumėte korozijos ir užtikrintumėte gerą kontaktą.
• Nepalikkite iškrauto akumuliatoriaus, nedelsiant jį įkraukite. Dėl fizinių-cheminių akumuliatoriaus savybių, esant gilioms iškrovoms, prasideda aktyvios medžiagos, esančios švino plokštelėse, irimas. Šis procesas yra negrįžtamas, todėl iškrautas akumuliatorius greitai praranda talpumą ir galią.
• Nenaudokite jokių papildomų chemikalų ar vadinamųjų „pagerintojų“.
• Nepalikkite neįkrauto akumuliatoriaus šaltyje. Akumuliatorius, kurio įtampa yra 12 V (elektrolito tankis 1.140 kg/l), užšąla prie -15°C, dar labiau iškrautas akumuliatorius gali užšalti esant -10°C temperatūrai. Susidarę ledo kristalai suardo švino plokštelių aktyviąją masę.
• Nepalikite nenaudojamo automobilio ilgiau nei 15 dienų su įjungta signalizacija. Nepalikite automobilio su įjungtais nereikalingais elektros energiją naudojančiais prietaisais.

Akumuliatoriaus montavimas ir atjungimas:

1. Prieš montuodami patikrinkite, ar akumuliatorius nepažeistas ar nesandarus, ir nuvalykite akumuliatoriaus paviršių sausa šluoste.
2. Išjunkite variklį ir visus įrenginius, naudojančius elektros energiją.
3. Naudodami metalinius įrankius venkite trumpo sujungimo. Pirmiausia atjunkite neigiamo poliaus gnybtą (-), po to teigiamo poliaus gnybtą (+).
4. Atjunkite ir nuimkite akumuliatoriaus laikiklį. Iškelkite seną akumuliatorių ir į jo vietą įstatykite naują.
5. Akumuliatorius turi būti įdėtas vertikaliai, tvirtai sumontuotas ir neturėtų būti apverstas. Atstumas tarp gretimų baterijų turi būti didesnis nei 2 mm.
6. Prisukite atgal akumuliatoriaus laikiklį ir priveržkite tiek, kad akumuliatorius neklibėtų.
7. Nuo akumuliatoriaus polių ir laidų gnybtų nuvalykite švino oksidą ir nešvarumus bei sutepkite tam skirtu tepalu.
8. Teisinga akumuliatoriaus pajungimo tvarka: pirmiausia prijunkite teigiamo poliaus gnybtą (+), o tik po to - neigiamą (-). Taip sumažinama kibirkščiavimo rizika.

Akumuliatoriaus įkrovimas:

Jei akumuliatorius išsikrovė arba jį reikia paruošti ilgalaikiam laikymui, būtina jį įkrauti.

• Atjunkite ir išimkite akumuliatorių iš automobilio. Neįkraukite akumuliatoriaus gyvenamose patalpose ir arti galimų ugnies ir kibirkščių šaltinių. Patalpos turi būti gerai vėdinamos; temperatūra ne žemesnė kaip +10°C.
• Naudokite tik tam skirtus nuolatinės srovės įkroviklius su išmaniomis funkcijomis. Rekomenduojama įkrovimo srovė (A): 1/10 akumuliatoriaus talpumo (Ah). Krovimo laikas gali svyruoti nuo 10 iki 24 valandų, priklausomai nuo krovimo srovės ir akumuliatoriaus talpos.
• Akumuliatoriaus teigiamą polių prijunkite prie įkroviklio teigiamo išėjimo gnybto, o neigiamą polių - prie įkroviklio neigiamo išėjimo gnybto.
• Stipriai iškrautą akumuliatorių reikia įkraudinėti ne mažiau kaip 20 valandų, kartais prireikia ir dviejų parų. Pilnai įkrauto akumuliatoriaus rūgšties tankis yra 1.28±0.01 kg/l, o įtampa tarp gnybtų - 12.6 V esant +25°C.
• Patikrinkite elektrolito lygį ir, jeigu reikia, papildykite distiliuotu vandeniu. Niekada nepilkite rūgšties arba elektrolito.

Nors įkrauti automobilio akumuliatorių rekomenduojama jį atjungus, modernūs įkrovikliai yra išmanūs ir turi integruotas saugumo sistemas, leidžiančias krauti akumuliatorių jo neišėmus ir net neatjungus nuo automobilio. Tačiau labai svarbu nesumaišyti teigiamos ir neigiamos jungties, nes taip galite sugadinti prie akumuliatoriaus prijungtas sistemas.

Savaiminis išsikrovimas ir diagnostika:

Akumuliatorių savaiminis išsikrovimas yra natūralus procesas. AGM akumuliatoriai praranda apie 2-3% įkrovos per mėnesį, LiFePO4 - mažiau nei 1%. Anormalus išsikrovimas pasireiškia, kai akumuliatorius praranda žymiai daugiau energijos per trumpą laiką. Temperatūra turi reikšmingą įtaką savaiminiam išsikrovimui: kiekvienas 10°C temperatūros padidėjimas apytiksliai padvigubina savaiminio išsikrovimo normą.

Anormalų akumuliatoriaus išsikrovimą dažniausiai sukelia parazitinės apkrovos (norma <50 mA), vidinis akumuliatoriaus trumpasis jungimas arba elektrolito nuotėkis. Diagnostika pradedama nuo akumuliatoriaus įtampos ir įkrovimo būsenos matavimų, toliau testuojama parazitinė srovė naudojant multimetrą, ir atliekama grandžių analizė, ieškant energiją vartojančių prietaisų, kai automobilis išjungtas.

Saulės energijos palaikymo įkrovikliai (5-10W) gali būti puikus sprendimas automobiliams, kurie stovi lauke ilgą laiką. Net nedidelis 5W saulės modulis gali kompensuoti natūralų AGM akumuliatoriaus savaiminį išsikrovimą ir palaikyti optimalią įkrovą.

Dažniausios akumuliatoriaus išsikrovimo priežastys:

• Trumpasis jungimas elektros sistemoje.
• Palikti įjungti transporto priemonės žibintai.
• Pagalbinis šildymas naudojant per mažą akumuliatorių.
• Sugedęs kintamosios srovės generatorius arba jo reguliatorius.
• Valdymo bloko gedimas.
• Elektros įrangos modifikavimas, ypač su dideliais energijos poreikiais (pvz., sėdynių šildymas per cigarečių pridegiklį).
• Netinkamo akumuliatoriaus montavimas (pvz., skirtingos talpos akumuliatoriai).
• Trumpos kelionės, kurių metu generatorius nespėja pilnai įkrauti akumuliatoriaus.
• Intensyvus radijo, TV, DVD, šaldytuvo ar navigacijos sistemų naudojimas.

Kada laikas keisti akumuliatorių?

Akumuliatoriaus amžius pailgėja 20%, gerokai pagerėja eksploatacinės savybės. Naujas akumuliatorius gali nesunkiai tarnauti bent 3-5 metus. Tikslus tarnavimo laikas priklauso nuo kokybės ir vairuotojo įpročių (pvz., kasdienės 15-20 minučių kelionės į darbą labai kenkia akumuliatoriaus būklei).

Pagrindiniai požymiai:

• Variklis sukasi lėčiau.
• Prietaisų skydelyje užsidega oranžinė variklio formos lemputė.
• Akumuliatorius yra išsipūtęs - tai reiškia, kad jis jau yra sugadintas ir itin pavojingas naudoti.
• Akumuliatorius leidžia nemalonaus, rūgštaus kvapo skystį.

Jeigu automobilio po nakties nepavyksta užvesti dėl išsikrovusio akumuliatoriaus, tai kaltas gali būti pats akumuliatorius arba automobilio elektronika. Norint nustatyti, kas automobilyje gali iškrovinėti akumuliatorių, reikėtų pasinaudoti multimetru.

Akumuliatoriaus konstrukcija ir charakteristikos

Įprastiniai 12V akumuliatoriai sudaryti iš 6 sekcijų, sujungtų nuosekliai. Anodas - teigiamas polius, jungiantis teigiamas švino plokšteles, o katodas - neigiamas polius, prie kurio jungiamos neigiamos plokštelės.

Technologijos:

• Stibio lydiniai: Seniau naudoti švino lydiniams, suteikdavo plastiškumo ir tvirtumo. Tačiau akumuliatorių reikėjo nuolat papildyti vandeniu ir reguliariai tikrinti bei įkrauti.
• Kalcis (Ca) švino grotelėms: Suteikia švinui tvirtumo ir plastiškumo. Akumuliatoriui dirbant vandens sunaudojama labai mažai, o savaiminė iškrova minimali. Tačiau kalcio lydinio akumuliatorius sunku įkrauti, jei jie labai išsikrovę. Rekomenduojama jų neiškrauti daugiau kaip 50% talpos.
• Hibridinė technologija: Naudojama daugumos gamintojų. Teigiamų plokštelių grotelės liejamos su stibio priedais, o neigiamų - su kalcio. Ši technologija perėmė visas teigiamas savybes: vandens sunaudoja tik šiek tiek daugiau nei kalcio lydinio akumuliatoriai, savaiminė iškrova maža, imlumas įkrovai geras. Neigiamų plokštelių lydinyje yra 0,02% kalcio, o teigiamų - 0,04% sidabro. Akumuliatoriaus amžius pailgėja 20%, gerokai pagerėja eksploatacinės savybės.

Ant švino grotelių presuojama aktyvioji medžiaga, kuri tiesiogiai dalyvauja akumuliatoriaus elektrocheminiuose procesuose: neigiamų plokštelių aktyvioji medžiaga yra švinas (Pb), o teigiamų - švino oksido pasta (PbO).

Plokštelės dedamos į vokus-separatorius, kurie sumažina aktyviosios masės eroziją ir užtikrina geresnį elektrolito priėjimą prie teigiamų plokštelių. Šiuolaikinio akumuliatoriaus dangčio konstrukcija turi užtikrinti minimalų vandens garavimą iš elektrolito ir neleisti ugniai ar kibirkštims patekti į akumuliatoriaus vidų.

Akumuliatoriaus charakteristikos:

Akumuliatorių pasirinkimas ir rekomendacijos

Kai kuriuose automobiliuose, ypač su „Start Stop“ sistema, būtina naudoti specialius EFB (Enhanced Flooded Battery) arba AGM (Absorbed Glass Mat) tipo akumuliatorius. Keičiant akumuliatorių transporto priemonėje su sudėtinga elektronine sistema, būtina pasirūpinti nuolatiniu elektros srovės tiekimu, nes nutraukus tiekimą gali kilti brangių gedimų.

AGM akumuliatorių būtina keisti tokiu pačiu akumuliatoriumi (AGM), o EFB akumuliatorių galima keisti tokiu pačiu arba geresniu akumuliatoriumi (AGM). Tai atliekant būtina programiškai įdiegti akumuliatorių, t. y. informuoti automobilio kompiuterį apie naujo akumuliatoriaus sumontavimą.

Akumuliatorių rinkitės pagal katalogą arba pardavėjo rekomendacijas ir pirkite tik iš patikimų gamintojų. Akumuliatorius turi būti naudojamas pagal paskirtį, o jo talpa turi atitikti gamintojo nurodytą galią. Akumuliatorius, kurio elektrolito tankis žemesnis nei 1.28±0.02 kg/l esant +25°C, eksploatuoti negalima.

tags: #2 #akumuliatoriu #montavimas #automobilyje