AutoExpert
Reklama
Reklama

Elektryczna rewolucja

Preview
Pixabay - braico
Maciej Blum
11.10.2021
Reklama
Reklama

Samochody mikrohybrydowe i hybrydowe oprócz rewolucji w napędzie przyniosły zmiany w sposobie magazynowania energii, a dokładnie w konstrukcji akumulatorów. Te muszą być bardziej odporne na częste rozładowywanie i ładowanie, czyli muszą mieć większą odporność na pracę cykliczną. Samochody ciężarowe dzięki zmianom konstrukcyjnym stały się też bardziej wymagające dla akumulatorów. 

 

  • ​Pojazdy hybrydowe wymagają ciągłej pracy akumulatora z niepełnym naładowaniem i przy tym ze sporym zapasem energii elektrycznej.
  • Technologia AGM polega na uwięzieniu elektrolitu w macie szklanej dzięki czemu akumulator ma zwiększoną odporność na pracę cykliczną i na głębokie wyładowania.
  • Technologia EFB polega na zwiększeniu adhezji masy czynnej z kratką akumulatora oraz zastosowaniu większej objętości elektrolitu.
  • Obie te technologie powodują wysoką odporność akumulatora na pracę cykliczną.
  • Od akumulatorów w segmencie ciężarowym wymaga się dużej odporności na głębokie rozładowanie wynikające na przykład z długotrwałego poboru prądu przez system chłodniczy.
  • W samochodach ciężarowych i w dużych akumulatorach stosuje się systemy mieszające elektrolit.
  • Przeniesienie akumulatora za tylną oś w samochodzie ciężarowym wymaga zwiększenia odporności akumulatora na drgania.
Reklama

Najczęściej spotykaną hybrydą jest system „mild hybrid”. Taki samochód wyposażony jest w system start-stop lub wspomaganie silnika spalinowego silnikiem elektrycznym – np. podczas startu spod świateł, czyli wtedy, gdy silnik spalinowy pracuje w najmniej ekonomiczny sposób. Według producentów samochodów dzięki takiej krótkotrwałej pomocy możliwe jest zredukowanie zużycia paliwa nawet o 10%.
Powszechnie już spotykany system start-stop polega na wyłączaniu silnika spalinowego, kiedy nie jest on potrzebny do napędzania samochodu, czyli np. podczas postoju na światłach.

Wszystkie te rozwiązania mają jedną wspólną cechę – są bardzo wymagające wobec akumulatorów. Obciążają je bardziej niż w przypadku standardowego – pojedynczego uruchomienia silnika. Ponadto wymagają ciągłej pracy akumulatora z niepełnym naładowaniem i przy tym ze sporym zapasem energii elektrycznej.

Za działanie większości podzespołów odpowiada akumulator, który tylko pozornie jest taki sam jak w typowych samochodach. Jest to konstrukcja kwasowo-ołowiowa, ale z nieznacznymi zmianami, które pozwalają na częstsze obciążanie akumulatora ładowaniem. Drugie źródło prądu to bateria służąca do krótkotrwałego, lecz gwałtownego zasilenia silnika elektrycznego podczas startu. Funkcję tę pełni najczęściej akumulator litowo-jonowy lub kondensator, który jest w stanie szybko oddać duży ładunek elektryczny.

Rozwiązania stosowane w nowoczesnych akumulatorach

Pierwszym rozwiązaniem jest znana już od wielu lat technologia AGM polegająca na uwięzieniu elektrolitu w macie szklanej, która jest separatorem. Brak płynnego elektrolitu sprawia, że nie ma możliwości wylania się kwasu z wnętrza akumulatora. Konstrukcja akumulatora AGM sprawia, że charakteryzuje się on zwiększoną odpornością na pracę cykliczną oraz na głębokie wyładowania w momencie zatrzymania silnika i równoległego zasilania wszystkich odbiorników elektrycznych w pojeździe.

Akumulatory AGM pracują w stanie częściowego naładowania, pozwalając przyjąć zwiększony ładunek elektryczny wytworzony podczas odzyskiwania energii hamowania. Technologia ta jest więc dedykowana zaawansowanym systemom start-stop z rekuperacją energii kinetycznej.

Kolejnym rozwiązaniem jest konstrukcja z powiększoną objętością elektrolitu, czyli akumulatory typu EFB (Enhanced Flood Battery). Są one wykonane w technologii z ciekłym elektrolitem, jednak charakteryzują się bardzo niskim oporem wewnętrznym. Płyty akumulatora są wzmocnione przez zastosowanie powłoki z poliestru lub zwiększenie adhezji masy czynnej z kratką akumulatora. Często stosuje się również dodatki węglowe celem zwiększenia przewodności elektrycznej.

Technologie te sprawiają, że akumulatory EFB charakteryzują się zwiększoną odpornością na pracę cykliczną. Sugerowane są więc dla pojazdów wyposażonych w podstawowy system start-stop lub bez technologii start-stop, ale z dużą liczbą odbiorników elektrycznych, i pojazdów intensywnie użytkowanych w ciężkich warunkach, np. jazdy miejskiej.

Powiązane firmy

Reklama

Takie warunki pracy występują najczęściej w pojazdach z tzw. układem „Mild Hybrid”, czyli wyposażonych w system start-stop. Podczas rozruchu – szczególnie silnika Diesla – występuje bardzo duży pobór prądu, który przekłada się na znaczne rozładowanie akumulatora. W czasie, kiedy samochód z systemem start-stop jest użytkowany w ruchu miejskim, jego silnik jest gaszony i uruchamiany kilka razy w ciągu postoju na jednych światłach.

A należy zwrócić w tym momencie uwagę na to, że w czasie, kiedy silnik jest wyłączony pozostałe układy samochodu są zasilane. Radio pracuje, klimatyzacja jest aktywna. Światła także. Akumulator jest w tym czasie dość intensywnie rozładowywany. Uruchomienie silnika jest dodatkowym impulsem, który przyczynia się do znacznego odbioru energii elektrycznej. Po uruchomieniu silnika alternator pracuje z pełną mocą, aby naładować akumulator taką ilością energii, która została zużyta na postoju. Tak duże wahania prądowe źle wpływają na akumulator. Producenci samochodów opracowali więc systemy zarządzania energią, które kontrolują ilość pobieranego prądu i są w stanie zabezpieczyć akumulator w taki sposób, aby ciągle znajdowało się w nim odpowiednio dużo energii pozwalającej na rozruch silnika. Szczególne znaczenie ma to w akumulatorach do samochodów ciężarowych, które są obciążane przez wiele odbiorników energii elektrycznej w trakcie obowiązkowego postoju na parkingu.

Ewolucja w segmencie ciężarowym

Ewolucja akumulatorów w samochodach ciężarowych wygląda odmiennie. Tu na razie nie ma mowy o zwiększonej obciążalności cyklicznej. Należy jednak pamiętać, że od akumulatorów w segmencie ciężarowym wymaga się dużej odporności na głębokie rozładowanie wynikające na przykład z długotrwałego poboru prądu przez system chłodniczy, klimatyzację czy akcesoria, z których kierowca korzysta w trakcie postoju.

Rozładowywanie akumulatora

w trakcie postoju powoduje uwarstwienie się elektrolitu i jego zmienną przewodność w przekroju akumulatora, co z kolei negatywnie wpływa na pracę płyt. Z tego powodu w samochodach ciężarowych i w dużych akumulatorach stosuje się systemy mieszające elektrolit. Systemy te powodują zmniejszenie stratyfikacji elektrolitu i działają na zasadzie wykorzystania siły bezwładności elektrolitu poruszającego się wewnątrz akumulatora. Należy jeszcze pamiętać o sprawie konstrukcyjnej – systemy oczyszczania spalin zajmują miejsce obok silnika, skrzyni biegów i zbiornika paliwa, co zmusza konstruktorów samochodów ciężarowych do przenoszenia akumulatorów w okolice tylnej osi, lub za nią. Tutaj akumulatory narażone są na największe drgania.

Krzysztof Najder – fitment and catalouging manager w Exide Technologies. zwraca uwagę, że odporność na wstrząsy to jedna z kluczowych cech, która wyróżnia akumulatory Exide. Umieszczony na tylnej osi akumulator (w pojazdach Euro 5/Euro 6), aby być niezawodny, musi wykazywać zwiększoną odporność na wibracje. W tym celu opracowano specjalny, rygorystyczny test V4 oparty na 3 osiach ruchu, które odzwierciedlają warunki rzeczywistej eksploatacji. Warto dodać, że Exide jest jednym z pierwszych producentów akumulatorów spełniających najwyższe standardy V4.

Krzysztof Najder ExideExide, jako ważny dostawca części na pierwsze wyposażenie dla największych producentów aut ciężarowych, opracował nową technologię HVR – High Vibration Resistance. Akumulatory Exide wyposażone w HVR neutralizują skutki silnych drgań, zapewniając oczekiwaną przez wszystkich wydajność i żywotność.
Gama akumulatorów Exide do pojazdów użytkowych wyposażonych w HVR obejmuje zarówno StrongPRO EFB, jak i EndurancePRO EFB. Każdy z nich ma szczególne zalety, które zapewniają równowagę między wydajnością elektryczną, niezawodnością, wytrzymałością w pracy cyklicznej, żywotnością i opłacalnością.

Krzysztof Najder
Fitment and catalouging manager
w Exide Technologies

 

 

Oczywiście w pojazdach pokonujących długie dystanse ważna jest wytrzymałość w pracy cyklicznej. Oprócz niezawodności pojazdu cecha ta zapewnia także komfort kierowcy w trakcie postojów i pewny start pojazdu nawet przy dużym zapotrzebowaniu na energię.

Duże zapotrzebowanie na energię elektryczną, lecz w innym zakresie, podkreśla także producent akumulatorów Varta. Adam Potępa, key account manager w firmie Clarios, zwraca uwagę, że kolejnym czynnikiem przekładającym się na zwiększone wymagania wobec akumulatorów jest ograniczenie zużycia paliwa, co przenosi się na konkurencyjność firm flotowych.


Coraz więcej producentów pojazdów zdecydowało się na wprowadzenie kolejnych zmian poprzez zastosowanie akumulatorów wykonanych w technologii AGM.
Akumulatory VARTA Promotive AGM, produkowane w Niemczech, zapewniają najwyższą odporność na głębokie rozładowania, do 6 razy dłuższą żywotność cykliczną, szybką akumulację ładunku elektrycznego oraz najwyższą odporność na wibracje w postaci normy V4. Stosowanie akumulatorów AGM obniża całkowite koszty eksploatacji flot transportowych (TCO), zapewnia najdłuższą żywotność, najlepszą wydajność oraz eliminację nieplanowanych awarii, przestojów i dodatkowych kosztów z tym związanych.

Adam Potępa
Key account manager w firmie Clarios

W tym zakresie stosuje się wiele rozwiązań, jak choćby rezygnację z lusterek zewnętrznych w celu poprawy aerodynamiki i zmniejszenia zużycia paliwa nawet o 3%. Zatem z jednej strony osiąga się oszczędność paliwa, a z drugiej – generuje dodatkowe obciążenie dla akumulatora, który dostarcza energię do wyświetlaczy zastępujących lusterka wewnątrz kabiny, kiedy silnik jest wyłączony.
Rozwój technologiczny pojazdów i rosnące wymagania kierowców dodatkowo oznaczają także większą liczbę odbiorników energii elektrycznej. Są one odpowiedzialne za efektywność jazdy, zwiększają bezpieczeństwo i komfort kierowcy, ale również wymagają dodatkowej energii z akumulatora. Nie bez znaczenia jest także zmieniający się profil pracy kierowcy, a przede wszystkim wolny czas, który spędzają w pojazdach, realizując zlecenia transportowe. Więcej nocy w kabinie oznacza zwiększone zapotrzebowanie na energię. Dlatego też obecnie powszechnie stosuje się coraz bardziej zaawansowane technologie akumulatorów, które gwarantują znacznie większe możliwości w zakresie głębokiego rozładowania i pracy cyklicznej.

Ważna obsługa

Akumulatory przeznaczone do montażu w samochodach ciężarowych są odporne na głębokie rozładowanie. Ich trwałość i żywotność jest więc znacznie większa, w przeciwieństwie do tych stosowanych w samochodach osobowych. Znaczna część dostępnych akumulatorów wykonana jest w technologii AGM, EFB lub żelowej, w której elektrolit jest zagęszczony. Akumulatory do segmentu ciężarowego muszą być odporne nie tylko na czynniki zewnętrzne, ale także na błędy, jakie popełniają kierowcy podczas eksploatacji. Do najczęstszych błędów zaliczyć można brak terminowych przeglądów samochodu ciężarowego i brak regularnej zamiany akumulatorów miejscami – co jest konieczne ze względu na zwiększone obciążanie jednego z nich.

Reklama

O Autorze

Maciej Blum

Redaktor naczelny miesięcznika „autoEXPERT”

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama