Nowe wyzwania przed branżą akumulatorową

Nowe wyzwania przed branżą akumulatorową Pixabay – kaboompics

Dynamiczne zmiany nie omijają również branży akumulatorów samochodowych. Baterie muszą sprostać coraz większym wymaganiom, jakie stawiane są przed nowymi samochodami. A przecież nie można zapomnieć także o czekającej nas transformacji w kierunku elektromobilności.

Akumulatory samochodowe podlegały częstym zmianom na przestrzeni ostatnich lat. Chyba największą było wprowadzenie w samochodach systemu start-stop, który wymaga od baterii znacznie wydajniejszej pracy w czasie jej użytkowania.

Powiązane firmy

Start-stop, czyli większe wymagania

– Przesunięcie europejskiej produkcji w stronę aut z systemem start-stop wymagało zupełnie nowego typu akumulatora. Doświadczenie i wiedza Exide w zakresie magazynowania energii pozwoliły osiągnąć firmie czołowe miejsce wśród producentów akumulatorów do samochodów z systemem start-stop – mówi Krzysztof Najder, fitment & cataloguing manager EMEA w Exide Technologies. I tłumaczy, że z zewnątrz akumulatory start-stop są bardzo podobne do tradycyjnych, jednak technologia jest zupełnie inna. Nawet najprostsze systemy start-stop wymagają od akumulatora wytrzymałości dwa razy większej niż w przypadku najlepszego akumulatora tradycyjnego. Większe pojazdy z systemem start-stop oraz te z hamowaniem rekuperacyjnym potrzebują więcej energii i trzykrotnie większej wytrzymałości niż starsze modele.

>>>Producenci akumulatorów<<<

Niewielu dzisiejszych producentów akumulatorów może sprostać złożonym standardom rynku oryginalnego wyposażenia. Dla przykładu, procedurze WLTP od 2018 r. obowiązkowo poddawane są wszystkie nowe pojazdy osobowe, a od 2019 r. – wszystkie nowe pojazdy dostawcze. W ramach tej procedury akumulator powinien zachować wysoki procent początkowej pojemności, aby producenci samochodów nie przekroczyli wyznaczonego progu i nie narazili się tym samym na karę. Proces ładowania stanowi tylko 8% czasu trwania testu, w związku z czym należało zaprojektować akumulator tak, by zapewnić jak największy odzysk energii w tak krótkim okresie.

– I tak, np. technologia Carbon Boost 2.0, opatentowana przez Exide, maksymalizuje akceptację ładunku elektrycznego. Dzięki temu nowy akumulator EFB przyjmuje o 75% więcej ładunku niż akumulator poprzedniej generacji i wykazuje mniejsze zużycie pod koniec testu – dodaje Krzysztof Najder.

Krzysztof Najder Exide Technologies
Akumulatory zmieniały się na przestrzeni lat, ale ich podstawowe zadania pozostały takie same. Dopiero auta nowej generacji z systemem start-stop wymagają od akumulatora znacznie wydajniejszej pracy w czasie jego użytkowania.

Krzysztof Najder
Fitment & cataloguing manager EMEA, Exide Technologies

Popularne typy, czyli AGM i EFB

Segment akumulatorów rozruchowych bezobsługowych jest dominującym rynkiem akumulatorów ołowiowo-kwasowych z udziałem ponad 40%. Ten rodzaj akumulatorów coraz częściej zastępuje akumulatory tradycyjne, tzw. mokre. Jak wyjaśnia Andreas Bawart, dyrektor handlowy w firmie Banner Baterien, metody konstrukcyjne wykorzystywane w tego typu akumulatorach oparte są na nowych technologiach, m.in. na obecności absorbującego włókna szklanego. Technologia ta zapewnia dłuższą żywotność akumulatorów i wymaga mniej konserwacji w porównaniu z konwencjonalnymi akumulatorami. Podczas eksploatacji nie wymagają one uzupełniania wody ani kontroli gęstości i poziomu elektrolitu.

– W nadchodzących czasach akumulatory te będą prawdopodobnie preferowanym wyborem użytkownika końcowego – przekonuje Andreas Bawart. I dodaje, że obecnie ponad 95% nowych pojazdów wyposażonych jest w funkcję start-stop w celu osiągnięcia zrównoważonych oszczędności zużycia i obniżenia emisji CO2. W tych autach wykorzystywane są generalnie dwa oddzielne systemy akumulatorów rozruchowych: AGM (Absorbent Glass Mat) i EFB (Enhanced Flooded Battery). Użycie odpowiedniej technologii jest w dużej mierze zależne od zamierzonych oszczędności zużycia paliwa i redukcji emisji CO2.

Andreas Bawart Banner
W ostatnich latach gama akumulatorów Banner została poszerzona, zwłaszcza do pojazdów z systemem start-stop. Specjalizujemy się w technologiach EFB i AGM oraz działamy odpowiedzialnie w odniesieniu do ochrony zasobów, zrównoważonego rozwoju i neutralności klimatycznej.

Andreas Bawart
Dyrektor handlowy, Banner Baterien

Radosław Płowens, technolog przygotowania produkcji w Jenox Akumulatory, zauważa natomiast, że jeszcze dekadę temu największą popularnością cieszyły się akumulatory standardowe lub premium. W ostatnich latach widać natomiast dużo większe zainteresowanie akumulatorami wzmocnionymi typu EFB i AGM, które swoje zastosowanie znajdują w pojazdach z systemem typu start-stop, a także w samochodach w pełni elektrycznych – jako zasilanie rezerwowe/awaryjne pakietów bateryjnych. Baterie typu AGM wykorzystywane są również w samochodach ciężarowych, choć pojazdy te nie mają systemów start-stop.

– Stosowanie baterii AGM wiąże się z dużym zapotrzebowaniem na energię elektryczną, w szczególności podczas długich postojów kierowców aut ciężarowych. W najbliższych latach czeka nas dalszy rozwój wzmocnionych akumulatorów kwasowo-ołowiowych, ze szczególnym naciskiem na udoskonalanie konstrukcji EFB i AGM – tłumaczy Radosław Płowens. – Producenci największą uwagę przykładać będą do rozwoju takich parametrów akumulatora, jak dynamiczne przyjmowanie ładunku elektrycznego i wydłużenie żywotności cyklicznej samej baterii.

Radosław Płowens Jenox Akumulatory
Wychodzimy naprzeciw oczekiwaniom branży, rozwijając akumulatory kwasowo-ołowiowe. Dekadę temu największą popularnością cieszyły się akumulatory podstawowe lub premium. W ostatnich latach widzimy większe zainteresowanie akumulatorami typu EFB i AGM.

Radosław Płowens
Technolog przygotowania produkcji, Jenox Akumulatory

Akumulatory w pojazdach elektrycznych

Motoryzacja w przyszłości będzie zmierzać w kierunku oferty nisko- i zeroemisyjnej, tj. pojazdów z napędem wyłącznie elektrycznym (BEV) lub hybrydowym plug-in (PHEV). Będzie miało to konsekwencje także w ofercie producentów akumulatorów.

– W pojazdach PHEV czy BEV układ napędowy zasilany jest z akumulatorów wysokonapięciowych, najczęściej litowo-jonowych. Nie oznacza to jednak, że skończyła się era tradycyjnych akumulatorów niskonapięciowych – mówi Adam Potępa, menedżer ds. kluczowych klientów w Clarios Poland. – Wręcz przeciwnie, akumulator 12 V nadal jest  najważniejszym elementem instalacji elektrycznej. Dzięki niemu możliwe jest aktywowanie układu wysokiego napięcia, a także zasilanie krytycznych odbiorników i zabezpieczeń oraz wybranych funkcji komfortu. Z punktu widzenia mechanika akumulator 12 V w konstrukcjach hybrydowych czy elektrycznych nadal będzie elementem, który wymaga poświęcenia czasu na test i wymianę, aby zapewnić bezpieczeństwo działania pojazdu. W tym przypadku nieprawidłowo dobrany akumulator nie będzie w stanie zaspokoić zapotrzebowania pojazdu na energię, co w konsekwencji oznacza powstanie usterek.

Adam Potępa Clarios
VARTA wprowadziła do oferty akumulatory z serii AGM xEV, przeznaczone do pojazdów elektrycznych. Zastosowana technologia pozwala na idealną współpracę z akumulatorem wysokonapięciowym i zapewnia optymalne źródło energii, w tym także dla zasilania awaryjnego.

Adam Potępa
Menedżer ds. kluczowych klientów, Clarios Poland

Również Krzysztof Najder podkreśla, że akumulator kwasowo-ołowiowy 12 V nadal pozostaje źródłem energii dla większości pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Dostarcza on energii potrzebnej do aktywowania przekaźników bezpieczeństwa, dzięki czemu następuje połączenie akumulatora wysokowoltowego z instalacją elektryczną pojazdu i z silnikiem elektrycznym. Kiedy akumulator kwasowo-ołowiowy jest rozładowany, samochodu nie można uruchomić. Akumulator ten utrzymuje aktywność wszystkich niezbędnych systemów elektrycznych w pojeździe przed aktywacją systemu wysokowoltowego oraz kiedy samochód elektryczny lub hybrydowy pozostaje zaparkowany.

– Dotyczy to systemu bezpieczeństwa, czujników systemu bezkluczykowego, zegara, a także pamięci w wielu systemach komputerowych pojazdu – wylicza Krzysztof Najder. – Akumulator kwasowo-ołowiowy ma również kluczowe znaczenie, gdy akumulator wysokowoltowy działa nieprawidłowo, ponieważ zasila on systemy bezpieczeństwa w przypadku wystąpienia sytuacji awaryjnej.

Alternatory w czasach elektromobilności

Nieodłącznym elementem samochodów spalinowych, obok akumulatora, jest także alternator, który pełni funkcję generatora. Jak wyjaśnia Lorenzo Gaspari, new business development manager w Borg Automotive, konsekwencją rozwoju elektromobilności będzie także ewolucja funkcjonalności alternatora, który nie tylko spełnia funkcję generatora, ale staje się również silnikiem elektrycznym.

– Tak jest np. w przypadku generatora rozruchowego 48 V napędzanego paskiem, który jest obecny w hybrydach typu Mild lub innych alternatorach wysokiego napięcia w pojazdach hybrydowych – mówi Lorenzo Gaspari. – Wraz z ewolucją alternatorów, muszą podążać za nimi możliwości firm regenerujących, od rozwoju kompetencji w zakresie inżynierii wstecznej, aktywacji i testowania zintegrowanej elektroniki takich produktów.

Lorenzo Gaspari Borg Automotive
Przejście z silników spalinowych na elektryczne nie jest proste, co widać w szerokiej gamie samochodów hybrydowych. Konsekwencją jest także ewolucja funkcjonalności alternatora, który nie tylko pełni funkcję generatora, ale staje się również silnikiem elektrycznym.

Lorenzo Gaspari
New business development manager, Borg Automotive

Ponieważ oferta pojazdów z hybrydowymi układami napędowymi jest bardzo szeroka, różne jest podejście do posiadania i roli w nich alternatorów i rozruszników. Jak tłumaczy Krzyszof Falk, dyrektor operacyjny w AS-PL, w hybrydach szeregowych np. silnik spalinowy ma niewielką moc i jego zadaniem jest wyłącznie wspieranie generatora (czyli połączonego alternatora z rozrusznikiem). Pojazdy hybrydowe mają zintegrowane układy rozrusznik–alternator (Integrated Starter Alternator – ISA). Do ich funkcji należy m.in. odzyskiwanie energii podczas hamowania, realizacja roli systemu start-stop czy wspomaganie pracy silnika głównego.

– Całkowite zastąpienie napędów spalinowych przez elektryczne zależy od wielu czynników, np. zwiększenia ilości magazynowanej energii, szybkości ładowania, infrastruktury bogatej w źródła prądu ze swobodnym dostępem. Można założyć, że w przyszłości zmieni się także zastosowanie zintegrowanego układu rozrusznik–alternator – dodaje Krzysztof Falk.

Krzysztof_Falk_AS-PL
Nie przypuszczam, aby silniki spalinowe udało się zastąpić alternatywnymi napędami tak szybko. Zajmując się jednak osprzętem elektrycznym dla tego typu jednostek, pracujemy nad rozwojem alternatywnej gałęzi produktowej. Jestem przekonany, że naszą ofertę produktową dostosujemy do nowoczesnych napędów – niezależnie od tego, czy będą to napędy hybrydowe, elektryczne, a może wodorowe.

Krzysztof Falk
Dyrektor operacyjny, AS-PL

Artykuł ukazał się w czasopiśmie

O Autorze

Wojciech Traczyk

Redaktor miesięcznika „autoEXPERT”

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę