Dviejų akumuliatorių sujungimas ir veikimo principas automobilyje

Papildomo akumuliatoriaus montavimo būdas priklauso nuo jūsų automobilio naudojimo paskirties ir elektros poreikių. Visrakščiai automobiliai, karavanai ir komercinės transporto priemonės paprastai naudoja įtampos izoliatorius su lygiagrečiu jungimo būdu. Šis sprendimas leidžia naudoti visą elektros energiją stovint, išsaugant pagrindinio akumuliatoriaus energiją variklio užvedimui.

Kodėl reikalingas papildomas akumuliatorius?

Papildomas akumuliatorius automobiliui reikalingas, kai naudojate daug elektros energijos vartojančią įrangą, ypač kai variklis neveikia. Tai ypač aktualu Lietuvoje, kur žiemos temperatūra dažnai nukrenta žemiau nulio, o akumuliatoriaus talpa gali sumažėti iki 50% prie -20°C. Statistika rodo, kad net 67% visrakščių automobilių savininkų susiduria su akumuliatoriaus išsikrovimo problema per pirmuosius 18 mėnesių po papildomos elektros įrangos montavimo. Tyrimai rodo, kad 94% visrakščių automobilių savininkų, kurie reguliariai naudoja elektrines gerves be papildomo akumuliatoriaus, bent kartą per metus susiduria su pagrindinio akumuliatoriaus išsikrovimo problema.

Papildomas akumuliatorius būtinas, jei naudojate:

• Elektrinius gervės mechanizmus (vartojančius iki 500A). Praktika rodo, kad vidutinė elektrinė gervė, traukianti įstrigusį automobilį, per 10 minučių gali sunaudoti iki 40% standartinio akumuliatoriaus talpos.
• Šaldytuvus (40-60W nuolat, 3-5A srovė). Per parą automobiliniai šaldytuvai gali sunaudoti iki 120Ah energijos, o tai gali lemti, kad su standartiniu 60-80Ah akumuliatoriumi automobilis gali neužsivesti jau po vienos nakties.
• Inverterius (500-2000W).
• Audio sistemas (200-1000W).
• Apšvietimo sistemas.
• Autonominius šildytuvus, kurie prie -20°C gali visiškai išeikvoti pagrindinį akumuliatorių per 4-5 valandas.

89% ekspedicinių automobilių ir 82% profesionalių visrakščių turi įdiegtą antrojo akumuliatoriaus sistemą. 78% visrakščių automobilių naudotojų praneša apie akumuliatoriaus išsikrovimo problemas dėl papildomos elektros įrangos.

Dviejų akumuliatorių jungimo būdai

Automobilyje papildomas akumuliatorius gali būti jungiamas dviem pagrindiniais būdais: lygiagrečiai arba nuosekliai. Trečias variantas, skirtas pažangioms sistemoms, yra nuoseklusis-lygiagretusis jungimas.

Lygiagretus jungimas

Lygiagretus jungimas yra labiausiai paplitęs būdas, kurį renkasi 95% lengvųjų automobilių ir visrakščių savininkų. Sujungus dvi 12V akumuliatorius lygiagrečiai, sistemos įtampa išlieka 12V, bet padvigubėja talpa (Ah). Pavyzdžiui, du 80Ah akumuliatoriai suteikia 160Ah bendrą talpą.

Kaip jungti lygiagrečiai:

1. Nustatykite kiekvienos baterijos teigiamą (+) ir neigiamą (-) gnybtus.
2. Prijunkite abiejų akumuliatorių teigiamus (+) gnybtus tarpusavyje.
3. Prijunkite abiejų akumuliatorių neigiamus (-) gnybtus tarpusavyje.
4. Bendra sistemos įtampa bus tokia pati kaip vienos baterijos (12V).

Svarbu naudoti to paties tipo, amžiaus ir talpos akumuliatorius, kad būtų išvengta disbalanso, kai silpnesnis akumuliatorius traukia energiją iš stipresnio, dėl ko gali išsikrauti abu akumuliatoriai. Lygiagretus jungimas padidina talpą, suteikdamas ilgesnį veikimo laiką, ir užtikrina perteklių - jei viena baterija sugenda, kitos vis tiek gali tiekti energiją. Tačiau reikalinga didesnė srovė, dėl to reikia storesnių laidų.

Nuoseklus jungimas

Nuoseklus jungimas naudojamas daug rečiau, dažniausiai specialiose sistemose, kur reikalinga aukštesnė įtampa. Jungiant nuosekliai, pirmo akumuliatoriaus teigiamas gnybtas jungiamas su antro akumuliatoriaus neigiamu gnybtu. Sujungus dvi 12V akumuliatorius nuosekliai, bendra išėjimo įtampa padvigubėja iki 24V, o talpa (Ah) išlieka tokia pati. Tyrimai rodo, kad tik 3% lengvųjų automobilių naudoja nuoseklų akumuliatorių jungimą, dažniausiai specializuotose transporto priemonėse, tokiose kaip karinis transportas ar sunkiasvorės mašinos.

Kaip jungti nuosekliai:

1. Nustatykite kiekvienos baterijos teigiamą (+) ir neigiamą (-) gnybtus.
2. Prijunkite pirmosios baterijos neigiamą (-) gnybtą prie antrosios baterijos teigiamo (+) gnybto.
3. Likęs teigiamas (+) pirmosios baterijos polius tampa naujuoju teigiamu (+) išėjimu.
4. Likęs neigiamas (-) antrosios baterijos polius tampa naujuoju neigiamu (-) išėjimu.

Nuoseklus jungimas idealiai tinka aukštos įtampos poreikiams (pvz., 24V ar 48V sistemoms), leidžia sumažinti srovės srautą ir naudoti plonesnius laidus, kas pagerina efektyvumą dėl mažesnių energijos nuostolių. Tačiau, jei viena nuosekliai jungiama baterija sugenda, tai gali sugadinti visą sistemą. Jungiant nuosekliai, kiekvienos baterijos įtampa ir talpa turi būti vienoda, kitaip galite sugadinti akumuliatorių.

Nuoseklusis-lygiagretusis jungimas

Pažangios konfigūracijos apima nuoseklųjį-lygiagretųjį jungimą, kuris deriną abiejų tipų privalumus. Tai leidžia pasiekti platesnį įtampos ir talpos derinių diapazoną, suteikia perteklių (jei viena baterija sugenda, kitos vis tiek gali tiekti energiją) ir padidina efektyvumą. Pavyzdžiui, 48V 200Ah sistemą galima sukurti sujungiant keturias 12V 100Ah baterijas - du lygiagrečiai sujungti dviejų baterijų rinkiniai, kurie vėliau sujungiami nuosekliai. Nors ši konfigūracija yra sudėtingesnė, ji suteikia maksimalų lankstumą ir efektyvumą didelio masto energijos kaupimo sistemose, pavyzdžiui, saulės jėgainėse ar elektrinėse transporto priemonėse.

Akumuliatorių izoliatoriai

Akumuliatorių izoliatorius yra esminis dviejų akumuliatorių sistemos komponentas, užtikrinantis, kad abu akumuliatoriai būtų įkraunami veikiant varikliui, bet išliktų izoliuoti, kai variklis išjungtas. Rinkos tyrimai rodo, kad sistemos be izoliatoriaus 65% atvejų sukelia bent vieno akumuliatoriaus gyvavimo trukmės sumažėjimą 40-60%. Statistika rodo, kad 78% automobilių elektros sistemų gedimų, susijusių su papildomais akumuliatoriais, įvyksta dėl neteisingai įdiegto lygiagrečio jungimo, kai nenaudojamas įtampos izoliatorius arba naudojami skirtingos talpos akumuliatoriai.

Populiariausi izoliatorių tipai:

• Relinis izoliatorius (solenoidinė relė): pigiausias (40-80€), efektyvumas 95-98%. Tai mechaninis įtaisas, kuris automatiškai sujungia akumuliatorius, kai variklis veikia, ir atskiria juos, kai variklis išjungiamas. Duomenys rodo, kad relinis izoliatorius sugenda vidutiniškai po 5-7 metų naudojimo (75% gedimų įvyksta intensyvaus naudojimo sąlygomis) dėl mechaninio nusidėvėjimo. Populiariausias pasirinkimas (45% naudotojų) dėl geros kainos ir efektyvumo santykio.
• Diodinis izoliatorius: patikimas (80-150€), beveik neriboto tarnavimo laiko (10+ metų). Naudoja puslaidininkinius diodus, kurie leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi. Neturi judančių dalių, todėl yra patikimesnis nei relinis, tačiau turi įtampos kritimą (apie 0,7V), dėl kurio akumuliatoriai pasiekia tik 85-90% įkrovimo lygio, nebent generatoriaus įtampa būtų padidinta.
• Išmanusis izoliatorius su mikroprocesoriumi: efektyviausias (150-300€), su minimaliu 0,05-0,1V įtampos kritimu ir 98-99% efektyvumu. Tai moderniausia technologija, naudojanti MOSFET tranzistorius vietoj diodų. Statistika rodo, kad išmanieji izoliatoriai pailgina akumuliatorių tarnavimo laiką vidutiniškai 30% lyginant su diodine sistema ir 15% lyginant su reline sistema.

Dviejų akumuliatorių sistemos montavimas

Dviejų akumuliatorių sistemos įdiegimas reikalauja tikslaus planavimo ir teisingų komponentų parinkimo. Vidutinės dviejų akumuliatorių sistemos įdiegimas kainuoja 200-600€ neįskaitant papildomo akumuliatoriaus.

Būtini komponentai:

• Du vienodo tipo ir talpos akumuliatoriai. Ypač svarbu tai, kad akumuliatoriai būtų to paties gamintojo, partijos ir, jei įmanoma, vienodo amžiaus, kad išvengtumėte disbalanso.
• Įtampos izoliatorius.
• 35-70mm² skerspjūvio laidai. 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. Minimalus reikalavimas įprastai sistemai yra 25-35mm² laidai, o naudojant galingas gerves rekomenduojama rinktis 50-70mm² laidus.
• Atitinkamos talpos saugikliai (125-250A, rekomenduojami ANL tipo).

Montavimo eiga ir rekomendacijos:

1. Prieš atlikdami bet kokius darbus, visada pirmiausia atjunkite neigiamą akumuliatoriaus gnybtą, tada teigiamą. Dirbant su akumuliatoriais, sujungtais nuosekliai arba lygiagrečiai, naudokite tinkamas apsaugos priemones (izoliuotas pirštines ir apsauginius akinius) ir izoliuotus įrankius.
2. Papildomą akumuliatorių montuokite kuo arčiau elektros vartotojų (pvz., galinėje bagažinėje), kad sumažintumėte laidų ilgį ir energijos nuostolius. Dažniausios montavimo vietos: bagažinė (56% atvejų), po galine sėdyne (22%), variklio skyrius (18%).
3. Sistema montuojama sekant principą, kad visi laidų sujungimai būtų apsaugoti nuo drėgmės, trinties ir mechaninių pažeidimų. Papildomas akumuliatorius turi būti ventiliuojamoje dėžėje, apsaugotoje nuo drėgmės, trinties ir mechaninių pažeidimų.
4. Įdiekite įtampos izoliatorių tarp akumuliatorių.
5. Įdiekite ANL tipo 125-250A saugiklius.

Vidutiniškai montavimas užtrunka 3-5 valandas. Komponentų kainos: AGM/GEL akumuliatorius 150-300€, izoliatorius 60-250€ (priklausomai nuo tipo), 35-70mm² laidai 10-15€/m, saugiklių blokai 20-40€, akumuliatoriaus dėžė 40-100€.

Ličio geležies fosfato (LiFePO4) akumuliatoriai

LiFePO4 akumuliatoriai pasižymi didesniu efektyvumu ir ilgesniu tarnavimo laiku. Baterijų valdymo sistema (BMS) yra būtina ličio akumuliatoriuose tiek nuosekliam, tiek lygiagrečiam sujungimui, kad būtų stebimas ir subalansuojamas įkrovimas bei iškrovimas, apsaugant juos nuo perkrovimo ar per didelio iškrovimo. Rekomenduojama naudoti Keheng KH-LFP-SC serijos (serija galinčią baterijų seriją) akumuliatorius, kurie yra specialiai pritaikyti nuosekliam ir lygiagrečiam jungimui. Įprastai rekomenduojama jungti ne daugiau kaip 4 baterijas lygiagrečiai standartiniam produktui. Norint pasiekti 48V ar aukštesnės įtampos sistemą, reikalingi specializuoti LiFePO4 akumuliatoriai su sustiprinta BMS.

tags: #dvieju #akumuliatoriu #veikimo #principas