Články


Vše o akumulátorech

2007-12-06 Přečteno: 2 692x

Úvod

Je to dlouhý článek a tak zcela nevhodný pro ty, které problematika nezajímá a nebo mají ve věci jasno. Ale těm, které tato problematika zajímá, by mohl tento článek pomoci se jednou pro vždy v této poměrně složité otázce orientovat. Pokusím se ho napsat řečí prostou a srozumitelnou, a prosím odborníky, aby nad ním neexhibovali, protože pokud bych ho napsal čistě technicky, nemělo by to smysl (ti, kdo by ryze technické řeči rozuměli, by jistě znali i problematiku a nic by jim článek nedal, a těm, kteří by technické řeči nerozuměli, by byl k ničemu). A také prosím ty chlapce, kteří mají pocit, že jim to je zcela jasné je to zcela jednoduché a zbytečně to komplikuji dlouhým výkladem, aby to prostě nečetli - není to pro ně.

nem elektrické energie - stejnosměrného elektrického proudu, dochází v článku k chemické reakci, při níž se elektrická energie v akumulátoru pomalu ukládá (akumuluje), a následně, při zapojení článku do elektrického obvodu, se při opačné reakci rychleji uvolňuje v množství, ve kterém je schopna vykonávat nějakou práci. Název "baterie" i pro akumulátory je zjevně používán proto, že z hlediska laika je činnost obou typů článků ve výsledku stejná - dodávají stejnosměrný elektrický proud, a tak se jim i stejně říká. Někdo mě zde na Foru poučoval, že automobilovým akumulátorům se říká "baterie", protože se jedná o "baterii" akumulátorových článků - budiž. Pro zjednodušení se můžeme přiklonit k zažitým názvům "baterie", "nabíjení" a "vybíjení".

Princip a vlastnosti

Nabíjení, resp.dodávka stejnosměrného elektrického proudu pro chemickou reakci ukládání el.energie v baterii, musí být řízená, neboť druhotným jevem při této chemické reakci je vznik ztrátového tepla, které může při překročení určité hranice článek zničit. Proto je nabíjení mnohonásobně delší proces, než vybíjení. Chemická reakce při vybíjení auto či moto baterií musí být naopak co nejspontánnější, aby se elektrická energie uvolňovala rychle ve velkém množství a byla schopna vykonat nějakou okamžitou práci, např.roztočit elektromotor startéru (a jeho prostřednictvím motor), a ještě musí zbýt na indukci jiskry zapalování a napájení elektronické části moderních aut či motocyklů.

Ačkoliv podle složení existuje nespočet typů akumulátorů, v automobilovém průmyslu se od počátku jeho masového rozvoje už bezmála sto let používá prakticky výhradně jediný, tzv.olověný článek."Olověný" podle materiálu, z něhož jsou desky (mřížky) akumulátoru, na něž se váží chemickou reakcí další chemikálie, ve kterých se při nabíjení "ukládá" elektrická energie. Tento typ akumulátoru má přesně ty vlastnosti, které jsou pro použití v automobilovém (tzn.i motocyklovém) průmyslu potřeba:

a) poměrně velká kapacita

b) poměrně krátká doba nabíjení

c) poměrně velká kapacita (množství "uložené" elektrické energie

d) poměrně velké množství nárazově uvolňované energie

e) poměrně malý objem

f) poměrně dlouhá životnost

g) poměrně velkou schopnost snášet "drsné" prostředí a zacházení

h) poměrně nízká cena

Určitě si mnozí řeknou, proč je před každou tou vlastností slovo "poměrně". Má to svůj význam - žádná z těch vlastností totiž není nejlepší z různých typů akumulátorů. Každou jednotlivou vlastnost předčí nějaký jiný typ akumulátoru. Ale ve svém souhrnu je to to nejlepší, co je už sto let k dispozici - nic lepšího v souhrnu těch požadovaných vlastností ještě nikdo nevymyslel, a ani to nevypadá, že by se na tom mělo něco v nejbližší budoucnosti změnit. Olověný článek má i zápory:

a) použití olova, které jednak jedovaté a jeho zásoby jsou omezené

b) jako elektrolyt je nutná kyselina sírová, která je také životu nebezpečnou chemikálií

c) značná váha

Uvedené zápory jsou však v součtu naopak méně závažné, než součet záporů jiných typů akumulátorů (alespoň v současnosti). Akumulátory všech typů, od těch do mobilů až po akumulátory pro automobily mají dvě společné negativní vlastnosti

1. jsou citlivé na přehřátí při nabíjení a pokud jsou nabíjeny příliš velkým neregulovaným proudem, dojde k jejich zničení

2. nesvědčí jim nečinnost, tzn.pokud v nich neprobíhá chemická reakce dobíjení a vybíjení, poměrně rychle "stárnou" a snižuje se jejich kapacita, tzn.schopnost pojmout a udržet si množství el..energie

Nabíjení a nabíječky

Chlazení je tedy základním problémem při nabíjení. Tento problém je řešen konstrukcí nabíječek, které jsou konstruovány přesně podle potřeb jednotlivých typů akumulátorů. Jelikož téma je velmi široké, budu se dále zabývat už pouze olověnými autobateriemi (do této kategorie patří i motocyklové baterie). Ideální nabíječkou je tzv.pulsní nabíječka, která dodává sice stejnosměrný proud, ale ne trvale (kontinuálně), ale v pulsech, tzn.v krátkých časových úsecích, mezi nimiž je pauza. Délka (správněji šířka) jednotlivých pulsů a prodlev mezi nimi je řízena většinou procesorem, podle stavu nabití akumulátoru a jeho momentální teplotě. Tím, že stejnosměrný proud není dodáván chemické reakci spojitě, dochází k zajímavému jevu, že do akumulátoru lze dodat několikanásobně větší množství energie za stejnou dobu, než při spojité dodávce el.proudu. El.proud během jednoho pulsu lze dodávat mnohonásobně vyšší, než by bylo možno do akumulátoru dodat spojitě a krátká následná pauza zabezpečí, že se elektrolyt neohřeje tak, jak by se ohřál při souvislé dodávce stejnosměrného el.proudu. Výsledkem je, že pulsní nabíječkou je možno akumulátor nabít za zlomek času, který by byl nutný k nabytí klasickou nabíječkou, aniž by došlo k jeho přehřátí a poškození. Navíc, puslní nabíjení má pozitivní účinek na stabilizaci chemických sloučenin na olověných deskách a omezuje tzv.sulfatizaci, což je průvodní jev stárnutí baterie, vedoucí až ke konci její životnosti.

Některé pulsní nabíječky jsou vzhledem k tomu, že jsou už tak jako tak vybaveny procesorem (tedy řízeny interním počítačem) vybaveny tzv.testovacím programem, který si akumulátor po připojení proměří a zvolí nejvhodnější průběh (program) nabíjení. Nabízí se tedy otázka, proč se nevyrábí pouze pulsní nabíječky a proč není pulsní i dobíjení v motorových vozidlech? Odpověď má několik důvodů.

Diskuze o článku Nové téma



Články