Informacija apie 12V akumuliatorių įkrovimą ir priežiūrą

Baterijos ir akumuliatoriai yra plačiai naudojami beveik visose gyvenimo srityse - nuo labai specializuotų pramoninių ir laboratorinių taikymų iki kasdienio naudojimo daiktų, pramogų ir švietimo. Elementai naudojami gyvybę gelbstinčioje įrangoje, specializuotose mašinose, RTV ir buitinėje technikoje, taip pat vis labiau populiarėjančiame daiktų internete (IoT) ar vaikų žaisluose.

Baterijos ir akumuliatoriai: esminiai skirtumai ir tipai

Tiek baterijos, tiek akumuliatoriai priklauso elektros energijos šaltiniams, apimantiems galvaninius elementus, tai yra tokius, kurie cheminę energiją paverčia elektros energija cheminės reakcijos metu. Pagrindinis skirtumas tarp baterijų (pirminių elementų) ir akumuliatorių (antrinių elementų) yra jų daugkartinio naudojimo galimybė.

Baterijos (pirminiai elementai)

Baterijos yra vienkartinės, o tai reiškia, kad išsekus energijai jos negali būti pakartotinai įkraunamos. Dėl šios specifikos baterijos naudojamos įrenginiuose, kuriems reikia mažai energijos. Baterijų kaina paprastai yra mažesnė, tačiau dėl pakartotinio įkrovimo, ilgalaikėje eksploatacijoje akumuliatoriai pasirodo esantys pigesni naudoti.

Baterijų istorija

Baterijų istorija siekia 1800 metus, kai Alessandro Volta sukūrė įrenginį, galintį paversti cheminę energiją į elektros energiją, vėliau pavadintą Voltos stulpu arba Voltos elementu. Elementą sudarė pakaitomis išdėstyti cinko ir vario diskai, atskirti druskos tirpalu (vandens druskos tirpalu) sudrėkinta kartono gabalėliais. Cheminės reakcijos tarp metalų ir elektrolito generavo įtampą, leidžiančią tekėti elektros srovei. Kiti elementai buvo Daniell ir Leclanché elementai - pastarasis tapo pagrindu vėlesnėms sausosioms baterijoms, įskaitant populiarias cinko-anglies baterijas.

Šiuolaikinių baterijų tipai

• Cinko-anglies baterijos: Pirmosios šiuolaikinės baterijos, vis dar esančios rinkoje, pagamintos Leclanché elemento pagrindu. Jos rodo gerą našumą įrenginiuose, kuriems reikia mažai srovės, tačiau jų našumas žymiai sumažėja, kai srovės poreikis viršija 100mA. Katodas yra anglies strypas, padengtas mangano dioksidu, anodas - cinkas, o elektrolitas - amonio chlorido arba cinko chlorido vandens tirpalas. Baterijos pasižymi nominalia 1,5V įtampa ir teorine energijos tankiu, siekiančiu 40-70Wh/kg. Jos gali veikti nuo -10°C iki +50°C temperatūroje, o jų laikymo laikas yra apie 2 metus. Jos yra pigios gaminti.
• Šarminės baterijos: Išrastos XX a. 50-aisiais Kanados chemiko Lewiso Urry'io dėka. Turi katodą iš mangano dioksido (MnO2) miltelių ir anodą iš cinko oksido. Elektrolitas yra kalio hidroksido (KOH) vandens tirpalas. Nominali elementų įtampa yra 1,5V. Dėl didesnės talpos, ilgesnio tarnavimo laiko ir platesnio temperatūros diapazono (-30°C iki +70°C), šarminės baterijos šiuo metu plačiai naudojamos, ypač įrenginiuose, kuriems reikia vidutinės srovės (100-300mA). Teorinis šių baterijų energijos tankis yra 80-100Wh/kg, laikymo laikas yra apie 5-7 metus, o elektrolito išsiliejimas po visiško iškrovimo pasitaiko labai retai.
• Sidabrinės baterijos (sidabro oksido arba sidabro-cinko): Išrastos XIX a. pabaigoje, pradėtos masiškai gaminti XX a. 60-aisiais. Jų katodas pagamintas iš sidabro oksido, o anodas iš cinko, su kalio hidroksido tirpalu kaip elektrolitu. Nominali įtampa yra 1,55V. Teorinis energijos tankis yra 130-150Wh/kg, kas suteikia sidabrinėms baterijoms labai aukštą talpos ir masės santykį. Jos idealiai tinka taikymams, kuriems reikia pastovios įtampos, todėl naudojamos įrenginiuose, jautriuose įtampos svyravimams (elektronika).
• Ličio-mangano baterijos: Turi anodą iš ličio, o katodą iš mangano dioksido miltelių. Jose naudojamas organinis elektrolitas. Elektros energija susidaro ličio oksidacijos reakcijos metu, tuo tarpu nesusidaro jokios dujos, kas pašalina slėgio padidėjimą elemente. Baterijos atsparios dideliems temperatūros svyravimams ir turi nominalią 3,0V įtampą. Jos pasižymi labai dideliu energijos tankiu, siekiančiu 270Wh/kg, kas leidžia sumažinti svorį ir/ar padidinti nešiojamų įrenginių maitinimo šaltinių talpą.
• Cinko-oro baterijos: Išrastos XIX a., tačiau plonos ir efektyvios versijos pradėtos gaminti tik XX a. 70-aisiais. Katodas yra deguonis, anodas - cinko milteliai, o elektrolitas - kalio hidroksidas (KOH). Baterijos veikia dėl katalizinės cinko oksidacijos reakcijos, tuo tarpu deguonis imamas iš oro. Nominali elementų įtampa yra 1,4V. Dėl tradicinio katodo pašalinimo, cinko miltelių anodas gali užimti daugiau vietos, todėl cinko-oro baterijos pasižymi labai dideliu energijos tankiu vienam masės vienetui, teoriškai siekiančiu 180-250Wh/kg.

Cinko-anglies ir šarminės baterijos naudojamos daugumoje tipinių namų ir kasdienio gyvenimo taikymų. Tuo tarpu sidabrinės ir ličio-mangano baterijos naudojamos smulkiai vartotojų elektronikai (skaičiuotuvai, termometrai, laikrodžiai), matavimo prietaisams ar perdavimo įrenginiams maitinti.

Šiuo metu, ypač Europos Sąjungoje, siekiama kuo labiau pakeisti baterijas akumuliatoriais dėl aplinkos apsaugos sumetimų.

Akumuliatoriai (antriniai elementai)

Akumuliatoriai rekomenduojami naudoti įrenginiuose, kuriems reikia daugiau elektros energijos, nes juos galima pakartotinai įkrauti.

Li-ion ir Li-polimerų akumuliatoriai

• Li-ion akumuliatoriai: Pasižymi dideliu energijos tankiu, ilgu ciklo gyvenimu, mažu svoriu ir nėra atminties efekto. Kita vertus, jie yra jautrūs per dideliam įkrovimui ir perkaitimui bei reikalauja elektroninių apsaugų.
• Ličio-polimerų akumuliatoriai: Yra lengvi, juos galima formuoti bet kokia forma (lengvai priima įvairias formas), pasižymi dideliu energijos tankiu, tačiau taip pat turi trumpesnį ciklo gyvenimą ir yra brangesni nei Li-ion akumuliatoriai.

Akumuliatorių tarnavimo laikas ir priežiūra

Kiekvienas akumuliatorius turi ribotą įkrovimo ir iškrovimo ciklų skaičių. Per kiekvieną ciklą cheminės reakcijos akumuliatoriaus viduje sukelia laipsnišką jo talpos mažėjimą. Šis reiškinys vadinamas cikliniu senėjimu. Jo negalima žymiai sumažinti, tačiau vengiant klaidų galima išvengti per didelio antrinių elementų tarnavimo laiko sutrumpinimo.

Klaidos, trumpinančios akumuliatorių tarnavimo laiką

• Per didelis įkrovimas: Įvyksta, kai akumuliatorius įkraunamas pasiekus pilną talpą. Tai gali sukelti perkaitimą, elektrolito ir elektrodų medžiagų degradaciją, kas galiausiai sutrumpina akumuliatoriaus tarnavimo laiką. Akumuliatoriaus perkrovimas (per aukšta krovimo įtampa) labiau pažeidžia akumuliatoriaus plokšteles, nei didelis iškrovimas.
• Gilus iškrovimas: Ypač ličio-jonų akumuliatoriuose, gali sukelti nuolatinius elementų pažeidimus, sumažinant jų gebėjimą saugoti energiją. Švino rūgštiniai automobilių akumuliatoriai nėra atsparūs gilioms iškrovoms.
• Aukšta darbo temperatūra: Pagreitina chemines reakcijas elementų viduje, kas lemia greitesnį medžiagų senėjimą.
• Greitas įkrovimas ir iškrovimas: Padidina mechaninį ir terminį elektrodų stresą, kas pagreitina jų degradaciją.
• Reguliaraus įkrovimo trūkumas: Akumuliatoriai, kurie nėra reguliariai įkraunami, gali savaime išsikrauti, kas lemia jų degradaciją.
• Nepakankamas įkrovimas: Gali sukelti talpos sumažėjimą, akumuliatoriaus tarnavimo laiko sutrumpėjimą, sulfatizaciją (švino-rūgštinių akumuliatorių atveju) ir įrenginių veikimo problemas.

Akumuliatoriaus įkrovos būsenos nustatymas

Visiškai įkrauto 12 V akumuliatoriaus įtampa turėtų būti apie 12.6-12.8 voltų. Šis įtampos diapazonas rodo, kad akumuliatorius pasiekė maksimalią įkrovimo talpą ir yra pasirengęs tiekti maitinimą elektros prietaisams.

Norint nustatyti, ar akumuliatorius yra visiškai įkrautas, galima matuoti jo įtampą. Daugumos įrenginių atveju naudojamas specialus įkroviklis, kuris nurodo pilną akumuliatoriaus įkrovimą, automatiškai nutraukdamas įkrovimą ir neleidžiant per dideliam įkrovimui.

Kaip tiksliai išmatuoti akumuliatoriaus įtampą

Norėdami tiksliai išmatuoti 12 V akumuliatoriaus įtampą, jums reikės multimetro. Nustatykite multimetrą į nuolatinės srovės įtampą (DC). Prijunkite zondus: juodą prie COM lizdo (masė, neigiamas), o raudoną prie V lizdo (įtampa, teigiamas). Tada juodo zondo galą uždėkite ant neigiamo akumuliatoriaus poliaus, o raudono - ant teigiamo. Multimetro ekrane turėtų pasirodyti įtampos vertė.

Atliekant tyrimą reikia žinoti, kad įtampos matavimas be apkrovos (t. y. neprijungus baterijos prie įrenginio) ne visada gali suteikti pilną baterijos būklės vaizdą. Kai kurios baterijos šioje situacijoje rodo teisingą įtampą, kuri vis dėlto apkrovos metu labai greitai krenta. Profesionaliuose matavimuose naudojami specialūs testeriai, kurie apkrauna bateriją matavimo metu.

Ką daryti, jei įtampa žema

Jei visiškai įkrauto 12 V akumuliatoriaus įtampa yra mažesnė nei 12.6 volto, tai gali reikšti, kad akumuliatorius nėra visiškai įkrautas arba gali kilti problemų. Tokiais atvejais patartina pasikonsultuoti su specialistu dėl tolesnio trikčių šalinimo ir galimos akumuliatoriaus priežiūros.

Sveikos baterijos priežiūros patarimai

Norint išlaikyti sveiką akumuliatorių, būtina laikytis kelių priežiūros patarimų:

1. Reguliariai tikrinkite akumuliatoriaus įtampą, kad įsitikintumėte, jog ji išlieka optimaliame diapazone.
2. Laikykite akumuliatorių švarų ir be nešvarumų ar korozijos.
3. Venkite per daug įkrauti arba giliai iškrauti akumuliatorių, nes tai gali turėti įtakos bendrai jo naudojimo trukmei.
4. Ne važinėkite su pusiau įkrautu akumuliatoriumi.
5. Jeigu, įsigiję akumuliatorių, neskubate jo įmontuoti į automobilį, padėkite akumuliatorių horizontaliai taip, kad transportuojant jis neapvirstų. Palikite akumuliatorių sausoje ir vėsioje, vaikams neprieinamoje vietoje.
6. Apsauginį teigiamo poliaus dangtelį nuimkite tik tuomet, kai akumuliatorius įstatytas ir pritvirtintas automobilyje, ir tik prieš prijungiant akumuliatorių prie automobilio elektros sistemos.
7. Nenaudojamus akumuliatorius bent kartą per 2-3 mėnesius pilnai pakraukite. AGM ir GEL atveju, juos būtina pakrauti bent kas 6-8 mėnesius.

Veiksniai, įtakojantys akumuliatoriaus įtampą

• Temperatūra: Aukštesnė temperatūra padidina įtampą, o žemesnė - mažina. Akumuliatoriai paprastai turi aukštesnę įtampą esant aukštesnei temperatūrai ir mažesnę įtampą žemesnėje temperatūroje. Pilnai iškrautas akumuliatorius sėkmingai užšals net prie lengvo minuso ir tokiu atveju bus pažeistas negrįžtamai.
• Baterijos amžius ir kokybė: Senesnių ar prastesnės kokybės baterijų įtampa gali būti mažesnė.
• Naudojimo būdai: Intensyvus naudojimas arba dažnas gilus išsikrovimas gali turėti įtakos akumuliatoriaus įtampai.
• Akumuliatoriaus talpa: Dėl skirtingos baterijų konstrukcijos ir talpos gali skirtis įtampos lygis.

Reguliaraus įtampos tikrinimo svarba

1. Užtikrinkite, kad akumuliatoriai būtų tinkamai įkrauti, kad išvengtumėte netikėtų elektros energijos tiekimo sutrikimų.
2. Saugokitės, kad nepažeistumėte elektros prietaisų, užtikrindami, kad akumuliatorius galėtų tiekti pakankamą įtampą.
3. Nustatykite galimas akumuliatoriaus problemas, kol jos nepablogės ir prireiks brangaus remonto ar keitimo.
4. Optimizuokite akumuliatoriaus veikimą palaikydami pastovų ir tinkamą įtampos lygį.

Akumuliatoriaus keitimas ir šalinimas

Net jei tinkamai rūpinamės akumuliatoriumi, įkraudami jį pagal priimtas taisykles ir laikydami optimaliomis temperatūromis sausoje vietoje, kiekvienas elementas laikui bėgant degraduoja. Vienas iš nerimą keliančių simptomų yra vadinamasis baterijos išsipūtimas, rodantis dujų kaupimąsi elemento viduje. Pakeisti gali reikėti ir akumuliatorių, kuris išoriškai atrodo gerai, tačiau įtampos matavimas aiškiai rodo, kad elementų talpa sumažėjo tiek, kad jie netinkami tolesniam darbui. Tada reikia utilizuoti elementus.

Dėl savo pobūdžio baterijos ir akumuliatoriai turi būti laikomi tam tikromis sąlygomis, o jų būklė reguliariai stebima - pažeidimai ar atsitiktinis elementų susilietimas gali sukelti daug pavojingų situacijų, įskaitant užsidegimą ir sprogimą.

Automobilio akumuliatoriaus keitimas

Keičiant akumuliatorių, svarbu laikytis saugumo taisyklių:

1. Išjunkite variklį ir visus įrenginius, naudojančius elektros energiją.
2. Naudodami metalinius įrankius, venkite trumpo sujungimo.
3. Pirmiausia atjunkite neigiamo poliaus gnybtą, po to teigiamo poliaus gnybtą.
4. Atsukite ir nuimkite akumuliatoriaus laikiklį.
5. Iškelkite seną akumuliatorių ir į jo vietą įstatykite naują.
6. Prisukite atgal akumuliatoriaus laikiklį ir priveržkite tiek, kad akumuliatorius neklibėtų ir tvirtai laikytųsi savo vietoje.
7. Nuo akumuliatoriaus polių ir laidų nuvalykite švino oksidą ir nešvarumus, bei sutepkite tepalu (jeigu nežinote kokį tepalą naudoti, kreipkitės į specializuotą parduotuvę ar servisą).
8. Pirmiausia prijunkite teigiamo poliaus gnybtą, po to neigiamo.

Akumuliatoriaus priežiūra eksploatuojant

• Akumuliatoriaus išorė turi būti švari ir sausa.
• Nuolat patikrinkite elektrolito lygį akumuliatoriaus sekcijose ir esant reikalui papildykite distiliuotu vandeniu. Elektrolito lygis turi būti 10 - 15 mm virš švino elementų bloko. Jeigu tenka dažnai ir dideliais kiekiais vandens papildyti (tai netaikoma neaptarnaujamiems akumuliatoriams), tuomet patikrinkite generatoriaus įtampos reguliatorių.
• Eksploatuojant akumuliatorių sunkiomis sąlygomis (t.y. nuolat važinėjant mieste, naudojant žibintus ar daug elektros energiją vartojančios įrangos, esant dideliems karščiams ar šalčiams) būtina kas mėnesį patikrinti akumuliatoriaus būklę. Tai atlikti galite specializuotose parduotuvėse ar servisuose.
• Nepalikkite iškrauto akumuliatoriaus! Kaip galima greičiau jį įkraukite. Dėl fizinių-cheminių akumuliatoriaus savybių, esant gilioms iškrovoms, prasideda aktyviosios medžiagos, esančios švino plokštelėse, irimas. Šis procesas yra negrįžtamas, todėl iškrautas akumuliatorius greitai praranda talpumą ir galią.
• Nenaudokite jokių papildomų chemikalų ar taip vadinamų "pagerintojų".
• Jeigu elektrolito tankis yra žemiau 1,24 kg/l, įkraukite akumuliatorių.
• Nepalikkite neįkrauto akumuliatoriaus šaltyje. Akumuliatorius, kurio įtampa yra 12,1V, elektrolito tankis 1,18 kg/l, užšąla prie -19°C, dar labiau iškrautas akumuliatorius gali užšalti esant -10°C šalčio. Susidarę ledo kristalai suardo švino plokštelių aktyviąją masę ir gadina separatorius.
• Nepalikkite nenaudojamo automobilio ilgiau kaip 10 dienų su įjungta signalizacija.
• Nepalikkite automobilio su įjungtais nereikalingais, elektros energiją naudojančiais, prietaisais.

Akumuliatoriaus įkrovimas

• Atjunkite ir išimkite akumuliatorių iš automobilio.
• Neįkraudinėkite 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. Atidžiai perskaitykite įkroviklio gamintojo rekomendacijas ir jų laikykitės.
• Patikrinkite elektrolito lygį ir, jeigu reikia, papildykite distiliuotu vandeniu (tai netaikoma neaptarnaujamiems akumuliatoriams).

Automobilio užvedimas nuo kito automobilio

Dėmesio! Jeigu jūsų automobilyje yra procesorinė degalų įpurškimo ir degimo valdymo sistema (vadinamas kompiuteris), tai niekada neužvedinėkite savo automobilio nuo kito, kai jame dirba variklis. Užsivedus jūsų automobilio varikliui ir dirbant padedančiojo automobilio varikliui, abiejų automobilių elektros sistemos kurį laiką lieka susijungusios tarpusavyje.

• Naudokite tik tam specialiai skirtus laidus.
• Abiejų automobilių elektros sistemos turi būti tos pačios įtampos.
• Abiejų automobilių varikliai turi būti išjungti.
• Vienu laidu sujunkite abiejų akumuliatorių teigiamus polius. Kito laido vieną galą prijunkite prie padedančio automobilio akumuliatoriaus neigiamo poliaus, o kitą galą prijunkite prie neužsivedančio automobilio kėbulo taip, kad liestųsi su pliku metalu ir kad prijungimo vieta būtų nutolusi nuo akumuliatoriaus. Vadovaukitės automobilio užvedimo instrukcija.

Akumuliatoriaus laikymas

• Pilnai įkraukite akumuliatorių ir padėkite jį sausoje, vėsioje, vaikams neprieinamoje vietoje.

12V akumuliatoriai elektromobiliuose

Elektra varomos transporto priemonės yra varomos tik elektros energija ir neturi mums įprasto starterio, kaip benzininiai ar dyzeliniai automobiliai, tačiau daugumoje jų vis tiek rasite įmontuotą 12V akumuliatorių.

12V akumuliatoriaus paskirtis elektromobilyje

12 voltų baterija elektromobilyje atlieka net kelias funkcijas:

1. Palaiko įtampą įvairiose transporto priemonės elektros sistemose, kai automobilis nėra naudojamas. Šis akumuliatorius maitina centrinį užraktą, signalizaciją, nuo judesio įsijungiančias kameras ar kitus, konkrečioje komplektacijoje esančius saugumo elementus.
2. Suteikia reikalingą energiją transporto priemonės borto kompiuteriui ir diagnostikos sistemoms.
3. Atlieka svarbų vaidmenį paleidžiant pagrindinį aukštos įtampos baterijų bloką, kuris jau yra atsakingas už elektromobilio judėjimą.
4. Aukštos įtampos akumuliatoriaus bloko buferis. Ši baterija padeda išlyginti bet kokius aukštos įtampos akumuliatoriaus galios svyravimus ir užtikrina pastovų elektros tiekimą sistemoms.

Kodėl 12V akumuliatorius reikalingas, jei yra aukštos įtampos baterijų blokas?

Nors gali atrodyti, kad pagrindinis aukštos įtampos baterijų blokas galėtų atlikti 12V akumuliatoriaus funkcijas, gamintojai pasirinko kitokį būdą dėl kelių priežasčių:

• Pagrindinis aukštos įtampos akumuliatorių blokas yra skirtas maitinti elektros varikliui ir varyti elektromobilį į priekį, o ne tiekti elektrą vidinėms, salone valdomoms elektros sistemoms.
• Naudojant aukštos įtampos akumuliatorius šiam tikslui, atsiranda įtampos šuolių galimybė. Tai taip pat gerokai sutrumpintų ir sistemų veikimo laiką.
• Aukštos įtampos akumuliatoriai sveria gerokai daugiau. Pakeitus 12 voltų bateriją į aukštos įtampos akumuliatorių padidėtų automobilio svoris, o tai turi itin daug įtakos elektra varomos transporto priemonės sąnaudoms.

Kaip įkraunamas 12V akumuliatorius elektromobilyje?

12 voltų akumuliatorius elektromobilyje įkraunamas taikant procesą, vadinamą „tekančiu įkrovimu“ (angl. trickle charging). Tuo metu, kai transporto priemonė yra naudojama, iš pagrindinio baterijų bloko mažais kiekiais yra paimama elektros energija ir atiduodama 12V akumuliatoriui. „Tekančio įkrovimo“ sistema užtikrina, kad 12V baterija visuomet būtų įkrauta, o nuolatinis krovimas, kaip teigia ekspertai, net prailgina šio akumuliatoriaus tarnavimo laiką.

Svarbu suprasti ir tai, kad elektromobiliuose montuojamas 12 voltų akumuliatorius nėra toks pat, kaip tradiciniuose, vidaus degimo variklį turinčiuose modeliuose. Elektra varomuose automobiliuose naudojamas specialus „gilaus ciklo“ akumuliatorius, kuris yra pagamintas taip, kad pastovūs įkrovimai bei iškrovimai jam neturėtų įtakos. Įprasti, benzininiuose bei dyzeliniuose modeliuose montuojami akumuliatoriai skirti užkurti transporto priemonei ir nėra skirti reguliariems išsikrovimams. Pastarieji ir kainuoja gerokai pigiau.

Kas nutinka, kai elektromobilyje išsikrauna 12V akumuliatorius?

Jeigu 12 voltų akumuliatorius išsikrauna ir neįmanoma paleisti (užkurti) transporto priemonės, galima naudoti įprastą metodą ir automobiliui suteikti įtampą iš kito maitinimo šaltinio. Tai gali būti nešiojamas užvedėjas ar kita transporto priemonė.

Tačiau jungiant papildomą elektros šaltinį elektromobiliui, itin svarbu laikytis tinkamų saugumo priemonių. Aukštos įtampos akumuliatorių bloką turinčiame automobilyje yra gerokai didesnė elektros smūgio tikimybė nei benzininiame ar dyzeliniame.

Jei akumuliatoriaus su papildomu elektros šaltiniu paleisti nepavyksta, teks elektromobilį vežti į autorizuotas dirbtuves, kuriose baterija bus pakeista į naują. Kai kuriais atvejais bateriją galima pakeisti ir patiems, tačiau dėl padidintos elektros smūgio tikimybės rekomenduojama to nedaryti ir palikti šį darbą specialistams.

tags: #leto #krovimo #12 #v #akumuliatoriai