Struktura a účel trakčních baterií

Kupující mají často otázky: co znamená „trakční baterie“, jak se liší od startovacích modelů, jaké jsou její výhody a provozní vlastnosti? Rozdíly jsou ve struktuře baterií a v možnostech jejich použití. Modely startérů jsou navrženy tak, aby dodávaly vysoký proud po krátkou dobu při startování motoru a po zbytek času „odpočívají“ a jsou nabíjeny generátorem.

Trakční baterie jsou schopny nepřetržitě dodávat energii elektrickým zařízením, dokud nevyčerpají své energetické zásoby. Poté je třeba je nabít ze sítě. Po dokončení procesu nabíjení je trakční baterie opět připravena k dlouhodobému provozu, tzn. Je určen pro použití v režimu cyklického nabíjení-vybíjení. Počet pracovních cyklů závisí na typu použité baterie, například lithiové baterie mají životnost více než 1000 cyklů.

K čemu slouží trakční baterie?

Trakční baterie se instalují na různé druhy elektrické dopravy a zařízení, která pracují na elektrickou trakci. Používají se zejména pro autonomní napájení elektrokol, elektromobilů, lodních elektromotorů, invalidních vozíků, golfových vozíků, vysokozdvižných vozíků, traktorů, zakladačů, hydraulických vozíků, strojů na čištění podlah a dalších zařízení vybavených elektrickým pohonem.

Rozdíl mezi trakčními bateriemi a startovacími bateriemi

Startovací baterie se používají především v automobilech. Dodávají startéru potřebný startovací proud a zajišťují nastartování motoru. Startovací baterie se vyznačují:

• krátkodobá dodávka vysokého startovacího proudu – 250–1000 A po dobu několika sekund a po nastartování motoru baterie doplní spotřebovanou energii;
• napětí 12,7 V;
• kapacita 55–65 Ah;
• citlivost na vybití – po několika hlubokých vybitích baterie ztrácí významnou část své kapacity.

Trakční baterie jsou také instalovány na vozidlech a pohonných mechanismech, ale mají zásadně odlišný princip fungování. Místo toho, aby dodávaly vysoké startovací proudy po krátkou dobu, jsou navrženy tak, aby nepřetržitě dodávaly energii elektrickému zařízení po celou dobu jeho provozu. Trakční baterie pracují v cyklickém režimu – naakumulovanou energii odevzdávají elektromotoru a dalším energeticky náročným zařízením a energetickou rezervu pak doplňují při procesu nabíjení z elektrické sítě.

Trakční baterie se také nazývají baterie s hlubokým cyklem. Nebojí se výrazného vybíjení, ale pro prodloužení životnosti je vhodné je nevybíjet pod 5 %. Takové baterie jsou odolné vůči stálému zatížení a jejich provozní doba na jedno nabití závisí na kapacitě baterie a spotřebě energie jím napájeného zařízení.

Zařízení trakční baterie

Trakční baterie mají stejně jako startovací baterie elektrodové desky (katoda, anoda) a uvnitř elektrolyt. V olověných bateriích může být elektrolyt tekutý nebo gelovitý. Hlavním rozdílem v konstrukci trakčních baterií je tloušťka elektrodových desek. Startovací baterie mají tenké, trakční baterie tlusté, schopné udržet si dlouhodobou dodávku proudu bez ztráty svých vlastností. Trakční baterie jsou proto odolnější proti opotřebení a mají zvýšenou životnost.

Startovací baterie mají pevné pouzdro, které obsahuje elektrodové desky a elektrolyt. Trakční modely jsou vyráběny ve formě monobloku obsahujícího několik vzájemně se ovlivňujících baterií. Olověné trakční baterie se skládají z několika 2V baterií. Nejčastěji se používají 12V sestavy, které se skládají ze 6 sériově zapojených sekcí.

Skříň trakční baterie je vyrobena trvanlivě, odolná vůči vnějším vlivům a agresivnímu prostředí. Olověné trakční baterie mají velké rozměry a vysokou hmotnost. Trakční baterie na lithiové bázi – Li-ion, LiFePO4, NCM – se používají pohodlněji. Kromě všech výhod trakčních baterií nevyžadují údržbu, nemají výrazný paměťový efekt, jsou lehké, kompaktní a mají životnost více než 2000 dobíjecích cyklů.

Konstrukce trakční baterie na lithiové bázi

Lithium-iontové baterie se skládají z oxidu kovu jako katody, porézního uhlíku jako anody a vodivého elektrolytu. Chemické složení Li-ion baterií se liší. Pro zvýšení měrné energetické kapacity a zlepšení výkonových charakteristik výkonových prvků výrobci experimentují s materiály pro katodu a anodu.

V kombinaci s grafitovou anodou jsou použity katody z oxidu kobaltu LiCoO.₂, lithium-manganový spinel LiMn₂O₄, lithium-nikl-mangan-kobaltový oxid LiNiMnCoO₂ (NMC), fosforečnan lithný a LiFePO4 a další materiály. Nejlepší vlastnosti vykazují trakční baterie typu LiFePO4 a NMC. Jsou sestaveny z jednotlivých baterií, které mají podobu válců, hranolů nebo obalů.

Připojení se provádí podle konkrétního schématu v závislosti na požadovaných hodnotách kapacity a napětí baterie. Řídicí elektronika v podobě desky BMS (Battery Management System) zajišťuje bezpečný a dlouhodobý provoz baterie, zabraňuje jejímu přebíjení, proudovému přetížení, přehřívání a dalším nebezpečným stavům. Systém řízení a vyvažování článků reguluje proces vybíjení a vybíjení článků, čímž zabraňuje předčasnému opotřebení baterie.

Výhody trakčních baterií

Trakční baterie na lithiové bázi mají:

• široký rozsah provozních teplot;
• nízké samovybíjení;
• dlouhá životnost i v náročných provozních podmínkách;
• vysoká chemická a tepelná stabilita;
• vysoké hodnoty specifické kapacity;
• odolnost vůči hlubokým výbojům;
• schopnost pracovat nepřetržitě po dlouhou dobu v cyklickém režimu, za podmínek konstantního výstupního proudu.

V pokračování tématu vám nabízíme k přečtení článek o nejlepších bateriích pro skladové vybavení.

V tomto článku odpovídáme na otázky: co je trakční baterie, rozdíl mezi trakční baterií a startovací baterií, jak správně provozovat trakční baterie a jaké jsou jejich výhody? Hlavní rozdíly najdeme ve struktuře a designu. Tím se mění rozsah použití takových baterií. Baterie spouštěcího typu jsou určeny pro krátkodobou dodávku vysokého vybití (například nejčastěji – v okamžiku nastartování motoru automobilu) a po zbytek času jsou baterie nabité a „odpočívají“ na nabití. Existují také vyrovnávací baterie (neboli „záložní baterie“). Hlavním účelem takových baterií je krátkodobě zajistit elektřinu, obvykle při výpadku proudu (v rámci nepřerušitelného zdroje napájení – UPS), např.: počítače, plynové kotle, telekomunikační systémy apod. Tento typ baterií pracuje ve vyrovnávací paměti, tzn. je téměř vždy „pod napětím“ a jen zřídka podléhá hlubokému vybití. Trakční baterie jsou naopak schopny zajistit stabilní dodávku elektřiny v konstantním režimu, tato vlastnost je ideální pro napájení elektrických zařízení a elektromotorů! Díky svému chemickému složení a speciální konstrukci zesílených olověných plátů se trakční baterie nebojí hlubokého vybití (až 80 % své kapacity) a neztrácejí své vlastnosti. Počet provozních cyklů závisí na typu použité baterie, např. životnost lithiových trakčních baterií Rutrike přesahuje 1000 cyklů.

Trakční baterie – k čemu jsou?

Trakční baterie se používají v elektrické dopravě a různých zařízeních, která pracují na elektrické trakci:

• lékařské vybavení;
• Elektrické skútry;
• vybavení skladů;
• Golfové vozíky;
• Elektrické tříkolky;
• Elektrické vozíky;
• Nákladní elektrické tříkolky;
• elektrická jízdní kola (hybridy);
• elektrické motocykly;
• Elektrické skútry;
• Elektrické invalidní vozíky;
• elektrické nářadí;
• čisticí stroje;
• myčky podlah a další typy zařízení.

Pouze trakční baterie jsou svými vlastnostmi vhodné pro použití jako výkonové prvky pro elektromotory! Použitím startovacích nebo záložních baterií pro tyto účely rychle vyčerpáte jejich zdroje a baterie selže již po 1–2 měsících používání!

Jak vybrat trakční baterii?

Měřeno v ampérhodinách (Ah). Hodnota kapacity udává množství energie, kterou baterie vydá během svého provozu. Čím větší je, tím déle bude vaše zařízení fungovat od nabití do nabití na takovou baterii. Během životnosti baterie se její kapacita mění: na začátku její životnosti se zvyšuje, protože dochází k procesu vývoje aktivní hmoty desek. Poté během provozu začne kapacita baterie postupně klesat. To je způsobeno stárnutím aktivní hmoty desek nebo prvků.

Životnost baterie (počet cyklů)

Tento indikátor udává počet nabití, které baterie vydrží, než ztratí své výkonnostní vlastnosti. Toto číslo (zdroj) závisí do značné míry na technologii baterie a také na tom, jak hluboko je baterie během provozu vybita. Pokud baterii zcela vybijete (do hlubokého vybití – to je 80 % kapacity nebo více), pak bude počet cyklů minimální a pokud se baterie například vždy vybije jen na 50 %, počet cyklů se výrazně zvýší.

Všechny baterie vyráběné pod značkou Rutrike, jsou certifikovány na území Ruské federace a splňují nejvyšší požadavky na jejich provozní vlastnosti, kvalitu výroby a bezpečnost při používání a skladování.

Náš hlavní sortiment se skládá z olověných gelových trakčních baterií vyrobených technologií Deep Cycle, která jim umožňuje odolat zátěži cyklů hlubokého vybíjení bez ztráty aktivního materiálu nebo kapacity. Na našem webu si můžete zakoupit trakční baterie a nechat si poradit.

Zařízení trakční gelové baterie

Stejně jako startovací baterie se olověné trakční baterie skládají z elektrodových desek (katoda, anoda) a elektrolytu. V bateriích Rutrike není elektrolyt tekutý, ale gelový – to je další výhoda! Hlavním rozdílem mezi trakčními bateriemi je zvýšená tloušťka plátů. Takové desky jsou schopny udržet dlouhý proudový výstup, aniž by ztratily své vlastnosti. Díky tomu mají trakční baterie delší životnost než startovací baterie a podléhají menšímu opotřebení.

Olověné gelové trakční baterie Rutrike se skládají z několika sekcí desek, každá o napětí 2 V. Většina našich modelů trakčních baterií má šest takových sekcí. V souladu s tím je napětí takové baterie 12 voltů. Existují také 6voltové modely. A za účelem získání vyššího napětí je několik baterií zapojeno do série.

Plášť trakčních baterií je vyroben z odolného plastu, je utěsněný a odolný vůči vnějším vlivům. Baterie jsou bezúdržbové. Nemusíte do nich přidávat vodu! Tyto baterie lze používat ve stoje i vleže na boku, neztrácejí své vlastnosti!

Vlastnosti našich trakčních gelových baterií Rutrike:

• vysoká odolnost proti hlubokým výbojům;
• plastové pouzdro ABS odolné proti ohni a nárazům;
• vynikající odolnost proti vibracím;
• konstrukce baterie je zcela utěsněna;
• dlouhá životnost bez nabíjení až 15 měsíců (při teplotách do +25 °C);
• rozsah provozních teplot: od -20 do +50 °C;
• Baterie nevyžadují přidávání vody;
• Baterie Rutrike lze instalovat na zařízení v jakékoli poloze (kromě obrácené polohy);
• neexistují žádná omezení letecké a železniční dopravy;
• Životnost trakčních baterií Rutrike je minimálně 700 cyklů úplného nabití/vybití (nejméně 5 let v režimu vyrovnávací paměti).

Trakční baterie Rutrike na lithiové bázi. Zařízení

Lithiové baterie Rutrike. Jakákoli lithium-iontová baterie má složení oxidu kovu jako katody, uhlíku (porézní) jako anody a vodivého elektrolytu. Chemické složení takových baterií se však může lišit.

V kombinaci s grafitovou anodou jsou použity katody z oxidu kobaltu LiCoO2, lithium-manganspinel LiMn2O4, lithium-nikl-mangan-kobaltoxid LiNiMnCoO2 (NMC), lithium-železo-fosfát LiFePO4 a další materiály. Nejlepší vlastnosti vykazují trakční baterie typu LiFePO4 a NMC. Jsou sestaveny z jednotlivých baterií, které mají podobu válců, hranolů nebo obalů. V našich bateriích používáme široce dostupné vysoce kvalitní články 18650. Jsou vzájemně propojeny v sériově paralelním obvodu, tvořícím celkovou kapacitu a napětí baterie.

Deska BMS (Battery Management System) je řídicím „mozkem“ baterie. Zabraňuje přebíjení baterie, přetížení, přehřívání a dalším podobným problémům. Systém řízení a vyvažování článků reguluje proces vybíjení a vybíjení článků, čímž zabraňuje předčasnému opotřebení baterie.

Rutrike nabízí širokou škálu trakčních baterií a je jedním z předních hráčů na trhu. Všechny produkty společnosti prošly testy a ruskou certifikací a jsou dodávány s certifikáty shody.