Πώς λειτουργεί μια μπαταρία Start-Stop αυτοκινήτου;

Πώς; Έχει ένα αυτοκίνητο σύστημα εκκίνησης-διακοπής; Μπαταρία Λειτουργεί;

Ένα σύστημα εκκίνησης-διακοπής προσθέτει μια μικρή, αλλά επιβαρυντική επιπλέον φόρτιση στον παλαιότερο κύκλο λειτουργίας της μπαταρίας εκκίνησης. Η βοηθητική μπαταρία 12 V (ή 24 V) κάτω από το καπό καλείται να σβήνει τον κινητήρα σε κάθε φανάρι, να τον εκκινεί εκ νέου όταν αφεθεί το φρένο, να τροφοδοτεί τα ηλεκτρονικά του θαλάμου επιβατών κατά τη διάρκεια κάθε περιόδου απενεργοποίησης του κινητήρα και να απορροφά ακανόνιστες υψηλής έντασης ροές από τον εναλλακτήρα και από το σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση για το υπόλοιπο χρόνο. Καμία από αυτές τις λειτουργίες δεν υπήρχε στον παλαιότερο κύκλο λειτουργίας «μία εκκίνηση ανά διαδρομή».

Για να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί μια μπαταρία εκκίνησης-διακοπής, είναι πιο χρήσιμο να εξετάσουμε το σύστημα που την περιβάλλει παρά τη χημεία που περιέχει. Η χημεία έχει σημασία — μια μπαταρία με υγρό ηλεκτρολύτη βασισμένη σε μόλυβδο δεν μπορεί να επιβιώσει σε αυτόν τον κύκλο λειτουργίας, ενώ οι μπαταρίες EFB ή AGM αποτελούν την επί του παρόντος εγκατεστημένη λύση, και οι μπαταρίες νατρίου-ιόντος εξετάζονται τώρα ως τρίτη επιλογή — ωστόσο, η χημεία έχει σημασία μόνο σε σχέση με αυτό που το σύστημα απαιτεί από τη μπαταρία.

Αυτό το άρθρο περιγράφει τον πραγματικό κύκλο λειτουργίας: τι συμβαίνει από τη στιγμή που ένα όχημα σταματά σε ένα φανάρι μέχρι τη στιγμή που επιταχύνει και απομακρύνεται, πού αποσπάται ενέργεια από τη μπαταρία, πού επαναφορτίζεται, τι κάνει το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας (BMS) και τι απαιτείται από τα κελιά σε κάθε φάση του κύκλου.

_______________________________________________________________________

Τι; Συμβαίνει Κατά τη διάρκεια ενός κύκλου εκκίνησης- Στάσης;

Ένας πλήρης κύκλος εκκίνησης-στάσης είναι σύντομος — συνήθως λιγότερος από — αλλά ελέγχει σχεδόν κάθε προδιαγραφή της μπαταρίας ταυτόχρονα.

• Το όχημα πλησιάζει σε σημείο στάσης. Το όχημα επιβραδύνεται. Ο εναλλακτήρας συχνά μετατίθεται σε λειτουργία ανάκτησης ενέργειας, επαναφορτίζοντας τη μπαταρία με ρεύμα. Η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας αυξάνεται συνήθως κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης.

• Ο κινητήρας σβήνει στην αδράνεια. Όταν το όχημα σταματάει εντελώς και ο οδηγός πατάει το πεντάλ φρένου (ή, σε ορισμένα συστήματα, όταν το όχημα κινείται με αδράνεια), η μονάδα διαχείρισης κινητήρα δίνει εντολή να σβήσει ο κινητήρας. Ο ηλεκτρικός κινητήρας εκκίνησης και ο δακτύλιος τροχαλίας είναι τώρα έτοιμοι για την επόμενη εκκίνηση. Το ρεύμα της μπαταρίας μεταφέρεται από τον εναλλακτήρα στο ηλεκτρικό σύστημα του οχήματος.

• Χρονικό παράθυρο με κινητήρα σβηστό. Τα φώτα πορείας, ο ανεμιστήρας του κλιματισμού, το σύστημα ψυχαγωγίας και πληροφόρησης, η οθόνη του πίνακα οργάνων, οι αισθητήρες πάρκινγκ, τα μόντουλ ελέγχου του αμαξώματος και μια μεγάλη λίστα μικρότερων ηλεκτρονικών μονάδων ελέγχου (ECUs) συνεχίζουν να καταναλώνουν ρεύμα. Αυτό είναι το φορτίο ηρεμίας ή το φορτίο πρόσθετων εξαρτημάτων, και σε ένα σύγχρονο όχημα μπορεί εύκολα να ανέρχεται σε αρκετά αμπέρ.

• Ο οδηγός αφήνει το πεντάλ φρένου (ή πατάει το πεντάλ επιτάχυνσης). Ο ηλεκτρικός κινητήρας εκκίνησης συμπλέκεται και περιστρέφει τον κινητήρα. Η κατανάλωση ρεύματος εκτοξεύεται σε αρκετές εκατοντάδες αμπέρ για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου έως λίγα δευτερόλεπτα. Η τάση της μπαταρίας μειώνεται κατά τη διάρκεια αυτής της εκρήξεως.

• Επανεκκίνηση του κινητήρα. Η καύση επαναρχίζει, ο εναλλακτήρας επανέρχεται σε λειτουργία και το ρεύμα φόρτισης επιστρέφει στη μπαταρία. Η τάση ανακάμπτει και στη συνέχεια ο κύκλος επαναλαμβάνεται στο επόμενο σταμάτημα.

Αυτά τα πέντε γεγονότα επαναλαμβάνονται δεκάδες ή εκατοντάδες φορές κατά τη διάρκεια μιας αστικής μετακίνησης. Διαφέρουν επίσης ως προς το χρονισμό, το ρεύμα που αντλείται, τη θερμοκρασία και την κατάσταση φόρτισης καθ’ όλη τη διάρκεια της ημέρας και σε διαφορετικές εποχές. Αυτή η μεταβλητότητα αποτελεί το πιο απαιτητικό σημείο του κύκλου λειτουργίας.

_______________________________________________________________________

Γιατί το Μπαταρία Βρίσκεται στο κέντρο του συστήματος Start-Stop

Σε ένα όχημα χωρίς σύστημα Start-Stop, η μπαταρία λειτουργεί κυρίως ως αντικαταστατικό μέσο. Ο εναλλακτήρας τροφοδοτεί το ηλεκτρικό σύστημα όταν ο κινητήρας λειτουργεί, ενώ η μπαταρία υπάρχει για να περιστρέψει τον κινητήρα κατά την εκκίνηση και για να καλύψει σύντομες ηλεκτρικές ανάγκες όταν ο κινητήρας είναι απενεργοποιημένος. Η κατάσταση φόρτισης παραμένει σχεδόν πάντα στο μέγιστο επίπεδο και η μπαταρία σπάνια καλείται να εκτελέσει οτιδήποτε άλλο εκτός από την παροχή σύντομης, υψηλής έντασης ρεύματος μερικές εκατοντάδες φορές κατά τη διάρκεια της ζωής της.

Η λειτουργία εκκίνησης-διακοπής αντιστρέφει αυτήν την προτεραιότητα. Τώρα ζητείται από τη μπαταρία να λειτουργεί ως ενεργό συστατικό του συστήματος, όχι ως αντικείμενο αντικατάστασης. Λειτουργεί τον εσωτερικό χώρο ενώ ο κινητήρας είναι απενεργοποιημένος, αποδέχεται ακανόνιστη φόρτιση από την ανακτητική πέδηση και εκκινεί εκ νέου τον κινητήρα δεκάδες ή εκατοντάδες φορές κατά τη διάρκεια μιας διαδρομής. Η υπόλοιπη ηλεκτρική αρχιτεκτονική του οχήματος έχει σχεδιαστεί με βάση τις δυνατότητες της μπαταρίας, όχι το αντίθετο. Γι’ αυτόν τον λόγο, η επιλογή μπαταρίας για ένα πρόγραμμα εκκίνησης-διακοπής είναι πιο απαιτητική από την επιλογή μπαταρίας για ένα πρόγραμμα χωρίς εκκίνηση-διακοπή.

Συγκεκριμένα για ένα πρόγραμμα νατρίου-ιόντων, το ερώτημα δεν είναι κατά πόσο η χημεία νατρίου-ιόντων μπορεί να εκκινήσει έναν κινητήρα (μπορεί), αλλά κατά πόσο η χημεία μπορεί να αντέξει την ακανόνιστη αποδοχή φόρτισης, τη λειτουργία σε μερική κατάσταση φόρτισης και την έκθεση σε θερμοκρασίες του θαλάμου κινητήρα επί χιλιάδες τέτοιων κύκλων. Το υπόλοιπο του παρόντος άρθρου εξετάζει λεπτομερώς αυτές τις απαιτήσεις.

_______________________________________________________________________

Τρεις λειτουργίες μιας εκκίνησης-διακοπής Μπαταρία Πρέπει ΔΕ σε μια Sin γΛΕ Κύκλος

Μια μπαταρία start-stop πρέπει να εκτελεί τρεις εργασίες που επικαλύπτονται καθ’ όλη τη διάρκεια μιας διαδρομής. Κάθε εργασία τονώνει τη μπαταρία με διαφορετικό τρόπο, και μια χημική σύνθεση που ανταποκρίνεται άριστα σε μία εργασία μπορεί να αντιμετωπίζει δυσκολίες με μία άλλη.

• Παρέχει μια υψηλής έντασης ροή ρεύματος για την εκκίνηση. Όταν ο κινητήρας επανεκκινεί, ο ηλεκτρικός κινητήρας εκκίνησης αντλεί αρκετές εκατοντάδες αμπέρ για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου έως λίγα δευτερόλεπτα. Η τάση της μπαταρίας πρέπει να παραμένει πάνω από το κατώφλι που απαιτεί ο ηλεκτρικός κινητήρας εκκίνησης καθ’ όλη τη διάρκεια αυτής της ροής, ακόμα και σε υπομηδενικές θερμοκρασίες. Η εσωτερική αντίσταση και η συμπεριφορά της μπαταρίας κατά την εκφόρτιση σε κρύο καιρό καθορίζουν εάν η μπαταρία μπορεί να παράσχει αυτή τη ροή όταν είναι πιο κρίσιμο.

•Τροφοδοτεί το ηλεκτρικό σύστημα ενώ ο κινητήρας είναι απενεργοποιημένος. Το φορτίο των σύγχρονων αξεσουάρ οχημάτων —ανεμιστήρας κλιματισμού, σύστημα ψυχαγωγίας και πληροφοριών, προβολείς, αισθητήρες, έλεγχος καροτσαρίσματος —μπορεί να φτάνει συνεχώς σε αρκετά αμπέρ. Μια μπαταρία start-stop πρέπει να καλύπτει αυτό το φορτίο για κάθε χρονικό διάστημα απενεργοποίησης του κινητήρα, συχνά χωρίς τη βοήθεια του εναλλακτήρα. Τα μακρά χρονικά διαστήματα απενεργοποίησης του κινητήρα σε συμφόρηση αποτελούν την πιο απαιτητική περίπτωση για αυτή την εργασία.

• Αποδέχεται φόρτιση από τον εναλλακτήρα και από την αναγεννητική πέδηση. Η ικανότητα απορρόφησης φόρτισης είναι το τμήμα του κύκλου λειτουργίας που είναι πιο ευαίσθητο στη χημική σύνθεση. Ο εναλλακτήρας επαναφέρει υψηλής έντασης παλμούς ρεύματος στη μπαταρία κάθε φορά που ο κινητήρας εκκινείται εκ νέου και κατά την επιβράδυνση· η αναγεννητική πέδηση προσθέτει άτακτους παλμούς υψηλής έντασης σε πολλά σύγχρονα συστήματα start-stop. Η μπαταρία πρέπει να απορροφά αυτούς τους παλμούς χωρίς παραγωγή αερίων, χωρίς υπερθέρμανση και χωρίς μακροπρόθεσμη ζημιά στα κελιά.

Αυτές οι τρεις λειτουργίες επικαλύπτονται κατά τη διάρκεια μίας μόνο διαδρομής. Από τη μπαταρία ζητείται να προκαλέσει εκκίνηση, να παραμείνει σε μερική κατάσταση φόρτισης, να απορροφήσει φόρτιση, να προκαλέσει εκκίνηση εκ νέου και να απορροφήσει επιπλέον φόρτιση, συχνά δεκάδες φορές πριν από την απενεργοποίηση του οχήματος. Μία χημική σύνθεση που εκτελεί ικανοποιητικά μία λειτουργία, αλλά εξασθενεί γρήγορα υπό τις συνθήκες των άλλων, δεν είναι η κατάλληλη λύση για αυτόν τον κύκλο λειτουργίας.

_______________________________________________________________________

Εκκίνηση, Σταθερότητα Τάσης και Περιθώρια Λειτουργίας σε Κρύο Κλίμα

Η απόδοση εκκίνησης αξιολογείται σε αμπέρ κρύας εκκίνησης (CCA) και αμπέρ εκκίνησης (CA). Και οι δύο τιμές περιγράφουν το πόσο ρεύμα μπορεί να παρέχει η μπαταρία σε καθορισμένη θερμοκρασία και για καθορισμένη διάρκεια, ενώ διατηρεί την τάση πάνω από καθορισμένο όριο. Το CCA, που μετράται σε −18 °C (ή 0 °F), είναι ο τυπικός αριθμός για κρύο καιρό που εμφανίζεται στην πλειοψηφία των ετικετών αυτοκινητικών μπαταριών.

Για όχημα με λειτουργία start-stop, το σχετικό CCA δεν είναι απλώς το CCA εκκίνησης. Είναι το CCA που η μπαταρία μπορεί ακόμη να παρέχει μετά από χιλιάδες μερικούς κύκλους φόρτισης/εκφόρτισης και μετά από μήνες έκθεσης στη θερμοκρασία του θαλάμου κινητήρα. Η εσωτερική αντίσταση αυξάνεται καθώς η μπαταρία γερνά και καθώς η κατάσταση φόρτισης μειώνεται, οπότε το περιθώριο εκκίνησης σε κρύο καιρό που διαθέτει η μπαταρία την πρώτη μέρα δεν είναι το ίδιο περιθώριο που θα έχει στο τρίτο έτος λειτουργίας της. Η χημεία νατρίου-ιόντος έχει επιδείξει χρήσιμη συμπεριφορά εκφόρτισης σε χαμηλές θερμοκρασίες σε δημοσιευμένες δοκιμές, γεγονός που αποτελεί έναν από τους λόγους για τους οποίους αυτή η χημεία αποκτά ενδιαφέρον σε αυτοκινητικά προγράμματα για περιοχές με κρύο κλίμα.

Η σταθερότητα της τάσης κατά τη διάρκεια της εκκίνησης είναι εξίσου σημαντική με το ρεύμα κορυφής. Ο κινητήρας εκκίνησης χρειάζεται η τάση να παραμένει πάνω από το κατώφλι λειτουργίας του καθ’ όλη τη διάρκεια της εκκίνησης· μια χημεία της οποίας η τάση μειώνεται υπό φόρτιση αναγκάζει τον κινητήρα εκκίνησης να καταβάλει μεγαλύτερη προσπάθεια, επιβραδύνει την εκκίνηση και αυξάνει τον κίνδυνο αποτυχίας εκκίνησης. Το επίπεδο προφίλ τάσης των περισσότερων κυψελίδων νατρίου-ιόντος και λιθίου-ιόντος κατά τη διάρκεια έκρηξης υψηλού ρεύματος αποτελεί πραγματικό μηχανικό πλεονέκτημα σε σύγκριση με τη χημεία μολύβδου-οξέος, όπου η τάση μειώνεται σημαντικά υπό φόρτιση εκκίνησης.

_______________________________________________________________________

Αποδοχή Φόρτισης και Συμπεριφορά Γεννήτριας συμπεριφορά Γεννήτριας

Η αποδοχή φόρτισης είναι το τμήμα του κύκλου λειτουργίας όπου τα προγράμματα μπαταριών αυτοκινήτων έχουν τη μεγαλύτερη πιθανότητα να αποτύχουν. Ο εναλλακτήρας και το σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση εισάγουν ρεύμα στη μπαταρία με ακανόνιστες διακοπτόμενες παλμικές ροές, και η μπαταρία πρέπει να απορροφά αυτές τις ροές χωρίς να υποστεί ζημιά. Μια μπαταρία μολύβδου-οξέος με υγρό ηλεκτρολύτη υφίσταται γρήγορη φθορά υπό αυτό το πρότυπο: οι παλμικές υψηλές ροές σε μερική κατάσταση φόρτισης επιταχύνουν τη διάβρωση των πλεγμάτων, την θειϊκοποίηση των πλακών και την απώλεια νερού. Οι μπαταρίες EFB και AGM αναπτύχθηκαν ειδικά για να αντιμετωπίζουν αυτό το πρότυπο, γι’ αυτό και οι κατασκευαστές αυτοκινήτων μετακινήθηκαν πρώτα σε αυτές τις χημικές συνθέσεις για την υπηρεσία εκκίνησης-στάσης.

Η χημεία νατρίου-ιόντος αντιμετωπίζει διαφορετικά τις φόρτισης υψηλής έντασης. Οι συσσωρευτές νατρίου-ιόντος μπορούν συνήθως να αποδεχθούν υψηλό ρυθμό φόρτισης χωρίς τα προβλήματα διάβρωσης του πλέγματος ή θειώδους συσσώρευσης στις πλάκες που εμφανίζονται στους μολυβδούχους συσσωρευτές. Αυτό καθιστά τη χημεία νατρίου-ιόντος κατάλληλη δομικά για τις διαδικασίες ανακτώμενης πέδησης και τις διακοπτόμενες φόρτισεις από τον εναλλακτήρα, όπως συμβαίνει στη λειτουργία start-stop. Το κατά πόσο αυτό το πλεονέκτημα εμφανίζεται στην πρακτική χρήση εξαρτάται από τη συγκεκριμένη χημεία του στοιχείου, την οικογένεια καθόδου, τη μορφή του στοιχείου, τη στρατηγική ελέγχου του BMS και την ενσωμάτωση στόχου οχήματος — δεν είναι αυτόματο, και ο αγοραστής θα πρέπει να αναζητήσει επαληθευμένα δεδομένα που αναφέρονται στο ίδιο μοτίβο φόρτισης που παράγει το συγκεκριμένο όχημα.

Η δυναμική αποδοχή φόρτισης — δηλαδή πόσο ρεύμα μπορεί να αποδεχθεί μια μπαταρία σε μερική κατάσταση φόρτισης, σε ψυχρές συνθήκες και στο τέλος μιας μακράς περιόδου με κλειστό κινητήρα — αποτελεί την πιο απαιτητική έκδοση αυτής της ίδιας ερώτησης. Οι μπαταρίες EFB σχεδιάστηκαν για να βελτιώσουν τη δυναμική αποδοχή φόρτισης σε σύγκριση με τις συμβατικές μολυβδούχες μπαταρίες· οι μπαταρίες AGM τη βελτιώνουν εκ νέου. Η χημεία νατρίου-ιόντος έχει επιδείξει χρήσιμη δυναμική αποδοχή φόρτισης σε δημοσιευμένες δοκιμές, αλλά οι πραγματικές τιμές διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με τον σχεδιασμό των κελιών, ενώ ο κύκλος λειτουργίας που υφίστανται τα κελιά στην πράξη είναι πιο σημαντικός από οποιαδήποτε τιμή που μετράται σε εργαστηριακές συνθήκες.

_______________________________________________________________________

Μερική Κατάσταση Φόρτισης, SOC, ένα d SOH Παρακολούθηση

Οι μπαταρίες start-stop σπάνια βρίσκονται σε κατάσταση φόρτισης 100%. Ο εναλλάκτης και το σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση επαναφορτίζουν τη μπαταρία κατά τη διάρκεια της διαδρομής, αλλά οι περίοδοι απενεργοποίησης του κινητήρα, η κατανάλωση από πρόσθετες συσκευές και οι σύντομες εκκινήσεις διατηρούν τη μπαταρία κοντά σε 70–80% κατάσταση φόρτισης για το μεγαλύτερο μέρος της χρήσιμης ζωής της. Αυτή είναι η χειρότερη λειτουργική ζώνη για μια μπαταρία μολύβδου-οξέος με υγρό ηλεκτρολύτη: η θειικοποίηση επιταχύνεται σε μερική κατάσταση φόρτισης, η χωρητικότητα μειώνεται πιο γρήγορα και οι περιθώριες δυνατότητες εκκίνησης σε κρύο καιρό μειώνονται.

Τα σύγχρονα συστήματα start-stop παρακολουθούν τη μπαταρία μέσω ενός συστήματος διαχείρισης μπαταρίας (BMS) — που ονομάζεται ενίοτε module αισθητήρα μπαταρίας ή έξυπνος αισθητήρας μπαταρίας στην τεχνική τεκμηρίωση των κατασκευαστών. Το BMS καταγράφει την κατάσταση φόρτισης (SOC), την κατάσταση υγείας (SOH), τη θερμοκρασία και τη ροή ρεύματος. Χρησιμοποιεί αυτά τα δεδομένα για να αποφασίσει εάν ο κινητήρας πρέπει να απενεργοποιηθεί στην επόμενη στάση, εάν ο εναλλάκτης πρέπει να φορτίσει με υψηλότερη ή χαμηλότερη τάση και πότε πρέπει να ειδοποιηθεί ο οδηγός ότι η μπαταρία χρειάζεται αντικατάσταση.

Για ένα πρόγραμμα start-stop με κύτταρα νατρίου-ιόντος, το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας (BMS) δεν είναι προαιρετικό. Τα κύτταρα νατρίου-ιόντος απαιτούν εξισορρόπηση κυττάρων, όρια τάσης και ρεύματος σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, καθώς και προστασία από υπερεκφόρτιση κατά τις μακρές περιόδους απενεργοποίησης του κινητήρα. Το BMS πρέπει επίσης να επικοινωνεί με το ηλεκτρικό σύστημα του οχήματος, ώστε ο εναλλακτήρας και ο ελεγκτής της παλινδρομικής πέδησης να μπορούν να διαμορφώνουν τις παλμικές φόρτισης βάσει της πραγματικής κατάστασης της μπαταρίας, όχι βάσει ενός γενικού προφίλ υγρής μπαταρίας μολύβδου-οξέος. Οι αγοραστές που αξιολογούν μπαταρίες νατρίου-ιόντος για εφαρμογές start-stop πρέπει να δίνουν ιδιαίτερη προσοχή στον τρόπο ενσωμάτωσης του BMS στο όχημα, όχι μόνο στη χημεία των κυττάρων.

_______________________________________________________________________

Θερμοκρασία, θάλαμος κινητήρα και θερμική τάση

Οι περισσότερες αυτοκινητικές βοηθητικές μπαταρίες τοποθετούνται στον θάλαμο κινητήρα ή αμέσως έξω από αυτόν. Εκτίθενται σε ευρύ εύρος θερμοκρασιών: κρύες χειμωνιάτικες νύχτες σε μείωση δεκάδες βαθμούς Κελσίου, θερμοκρασίες θαλάμου κινητήρα το καλοκαίρι που μπορούν να υπερβούν τους 60 °C, και ενδιάμεσες συνθήκες που αλλάζουν γρήγορα μεταξύ των δύο. Μία μπαταρία start-stop πρέπει να λειτουργεί σε ολόκληρο το εύρος, και οι απαιτήσεις σε κάθε ακραία περίπτωση είναι διαφορετικές.

Σε χαμηλές θερμοκρασίες, η μπαταρία πρέπει να κινήσει τον κινητήρα όταν η εσωτερική αντίσταση είναι μέγιστη. Αυτό είναι το σημείο όπου η δημοσιευμένη συμπεριφορά εκφόρτισης της χημείας νατρίου-ιόντος σε χαμηλές θερμοκρασίες αποτελεί δομικό πλεονέκτημα. Σε υψηλές θερμοκρασίες, η μπαταρία πρέπει να αποδέχεται παλμούς φόρτισης, να παραμένει σε μερική κατάσταση φόρτισης και να επιβιώνει μακροχρόνιες περιόδους με κινητήρα σβηστό χωρίς επιταχυνόμενη ηλικίαση λόγω χρόνου. Η ηλικίαση λόγω χρόνου είναι η αργή απώλεια χωρητικότητας που συμβαίνει ανεξάρτητα από το αν η μπαταρία χρησιμοποιείται ή όχι, και επιταχύνεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες για την πλειοψηφία των χημειών.

Ένας αγοραστής θα πρέπει να αναζητά δεδομένα κυψελίδων νατρίου-ιόντος που να καλύπτουν και τα δύο άκρα αυτού του εύρους: επιβεβαίωση εκκίνησης σε κρύο καιρό στις θερμοκρασίες λειτουργίας που θα αντιμετωπίσουν πραγματικά τα οχήματα, καθώς και δεδομένα γήρανσης καληνδαριακής ζωής σε υψηλές θερμοκρασίες, τα οποία να υποστηρίζουν την πολυετή εγγύηση που επιθυμεί να προσφέρει το πρόγραμμα. Οι μετρήσεις σε εργαστηριακό τραπέζι στους 25 °C δεν αποτελούν εναλλακτική λύση για κανένα από τα δύο.

_______________________________________________________________________

Τι Απαιτείται από την Χημεία της Μπαταρίας

Επανασυνθέτοντας τον κύκλο λειτουργίας, η χημεία μιας μπαταρίας start-stop πρέπει να παρέχει πέντε λειτουργίες κατά την πραγματική χρήση, όχι μόνο σε εργαστηριακή δοκιμή.

• Αξιόπιστη εκκίνηση σε κρύο καιρό μετά από χιλιάδες μερικούς κύκλους και για χρόνια έκθεσης στον χώρο του κινητήρα.

• Υψηλή αποδοχή φόρτισης υπό το ακανόνιστο πρότυπο παλμών του δυναμό και της παλμικής παραγωγής ενέργειας από την ανάκτηση φρεναρίσματος, σε μερική κατάσταση φόρτισης και σε ευρύ εύρος θερμοκρασιών.

• Σταθερή παροχή ενέργειας σε πρόσθετες συσκευές κατά τα μακρά διαστήματα απενεργοποίησης του κινητήρα, χωρίς να οδηγεί τη μπαταρία σε επικίνδυνο βάθος εκφόρτισης.

• Μακρά καληνδαριακή ζωή σε περιβάλλον θερμοκρασίες gine-bay, όχι μόνο σε θερμοκρασία δωματίου.

• Συντονισμός BMS ώστε το ηλεκτρικό σύστημα του οχήματος να μπορεί να διαμορφώνει τις διακυμάνσεις του εναλλακτήρα και της αναγεννητικής πέδησης βάσει της πραγματικής κατάστασης της μπαταρίας.

Αυτές οι πέντε απαιτήσεις είναι ο λόγος για τον οποίο οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος με υγρό ηλεκτρολύτη δεν είναι πλέον η κατάλληλη λύση για την πλειοψηφία των προγραμμάτων start-stop, για τον οποίο οι τεχνολογίες EFB και AGM έχουν καθιερωθεί ως οι κυρίαρχες επιλογές και για τον οποίο η τεχνολογία sodium-ion εκτιμάται τώρα σοβαρά. Εάν η τεχνολογία sodium-ion είναι η κατάλληλη λύση για ένα συγκεκριμένο πρόγραμμα εξαρτάται από τον τρόπο ενσωμάτωσης της χημείας στο όχημα, από τον τρόπο ρύθμισης του BMS και από τον τρόπο επικύρωσης του κύκλου λειτουργίας — όχι από την ετικέτα της χημείας μόνο.

_______________________________________________________________________

Γιατί η χημεία sodium-ion ταιριάζει καλά στη λειτουργία start-stop

Η χημεία sodium-ion παρουσιάζει σημαντική δομική συμβατότητα με τον κύκλο λειτουργίας start-stop για τρεις λόγους που αντιστοιχούν απευθείας στις πέντε παραπάνω απαιτήσεις.

• Συμπεριφορά εκφόρτισης σε χαμηλές θερμοκρασίες. Δημοσιευμένες δοκιμές σε πολλές οικογένειες καθόδων νατρίου-ιόντος δείχνουν ότι η χημεία νατρίου-ιόντος διατηρεί χρήσιμη χωρητικότητα και χαμηλότερη εσωτερική αντίσταση σε υπομηδενικές θερμοκρασίες, που είναι ακριβώς το σημείο όπου η εκκίνηση σε κρύο καιρό έχει τη μεγαλύτερη σημασία. Αυτό αντιστοιχεί στην απαίτηση εκκίνησης σε κρύο καιρό.

• Ανοχή παλμικής φόρτισης. Οι συσσωρευτές νατρίου-ιόντος ανέχονται υψηλούς ρυθμούς φόρτισης χωρίς την ίδια μορφή διάβρωσης του πλέγματος ή θειικής βλάβης που υφίστανται οι συσσωρευτές μολύβδου-οξέος. Με ένα κατάλληλα ρυθμισμένο σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS), αυτό αντιστοιχεί στην απαίτηση υψηλής αποδοχής φόρτισης.

• Επαρκής ωριμότητα για εφαρμογές βοηθητικής μπαταρίας. Τη ο κύκλος λειτουργίας εκκίνησης-σταματήματος δεν απαιτεί την πυκνότητα ενέργειας της μπαταρίας κίνησης. Η χημεία νατρίου-ιόντος δεν χρειάζεται να αντιστοιχεί στην πυκνότητα ενέργειας NMC ή LFP για να παρέχει χρήσιμη απόδοση ως βοηθητική μπαταρία 12 V ή 24 V, και η καμπύλη ωριμότητας της χημείας νατρίου-ιόντος ταιριάζει καλά σε αυτόν τον κύκλο λειτουργίας. Αυτό αντιστοιχεί στις απαιτήσεις διάρκειας ζωής και συντονισμού με το BMS, τις οποίες ένα πρόγραμμα συσσωρευτών νατρίου-ιόντος μπορεί να αντιμετωπίσει στο επίπεδο χημείας και προμηθειών.

Ένας αγοραστής που εισέρχεται σε ένα πρόγραμμα start-stop με βάση το νάτριο-ιόν, γνωρίζοντας αυτά τα τρία δομικά πλεονεκτήματα —και γνωρίζοντας την επιμέλεια που απαιτείται από τον προμηθευτή λόγω της πρώιμης φάσης αυτής της χημείας —βρίσκεται σε πολύ ισχυρότερη θέση από έναν αγοραστή που εισέρχεται με την προσδοκία ότι η τεχνολογία νάτριο-ιόν θα συμπεριφέρεται ακριβώς όπως μια ώριμη προμήθεια μπαταριών AGM. Ως προμηθευτής μπαταριών και συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας για εισαγωγείς, διανομείς, χονδρεμπόρους, αντιπροσώπους και αγοραστές OEM και ODM αυτοκινήτων, η PITTAR συνεργάζεται με κύτταρα νάτριο-ιόν

σε προγράμματα που έχουν ενσωματωθεί με ειδική προσοχή στους κύκλους λειτουργίας start-stop. Όπου η χημεία ταιριάζει στο πρόγραμμα — αξιοπιστία σε κρύες κλιματικές συνθήκες, ποικιλομορφία της αλυσίδας εφοδιασμού, δεσμευτικές διετείς ή πολυετείς ποσότητες και ενσωμάτωση προσαρμοσμένη από το BMS στο ηλεκτρικό σύστημα του οχήματος — η συζήτηση αξίζει να πραγματοποιηθεί. Όπου η χημεία δεν ταιριάζει ακόμη, η κατάλληλη ενέργεια είναι να παραμείνει κανείς με την υφιστάμενη επιλογή μέχρι να αλλάξει η συμβατότητα.

_______________________________________________________________________

Συχνές Ερωτήσεις

Πώς λειτουργεί μια μπαταρία start-stop; πώς λειτουργεί μια μπαταρία start-stop;

Μια μπαταρία εκκίνησης-διακοπής τοποθετείται στο ηλεκτρικό σύστημα ενός οχήματος που απενεργοποιεί αυτόματα τον κινητήρα όταν βρίσκεται σε στάση και τον επανεκκινεί όταν ο οδηγός είναι έτοιμος να κινηθεί. Κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου, η μπαταρία παρέχει μια υψηλής έντασης ροή ρεύματος για την επανεκκίνηση του κινητήρα, τροφοδοτεί τα ηλεκτρονικά συστήματα του θαλάμου επιβατών και τα μοντέλα ελέγχου κατά τη διάρκεια της περιόδου απενεργοποίησης του κινητήρα και απορροφά φόρτιση από τον εναλλακτήρα και το σύστημα ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση, μόλις ο κινητήρας επαναλειτουργήσει. Το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας (BMS) συντονίζει την κατάσταση φόρτισης, τη θερμοκρασία και τα όρια ρεύματος, ώστε η μπαταρία να μπορεί να επαναλαμβάνει αυτό το μοτίβο χιλιάδες φορές καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής της.

Τι κάνει μια μπαταρία εκκίνησης-διακοπής διαφορετική από a κανονικό αυτοκίνητο μπαταρίας;

Μια συνηθισμένη αυτοκινητική μπαταρία κατασκευάζεται για ένα απλό κύκλο λειτουργίας: μία εκκίνηση ανά διαδρομή, αργή επαναφόρτιση και σύντομο φορτίο αξεσουάρ. Μια μπαταρία start-stop κατασκευάζεται για χιλιάδες εκκινήσεις ανά διαδρομή, ακανόνιστες παλμικές φορτίσεις υψηλού ρεύματος από την αναγεννητική πέδηση, μακρές περιόδους σβηστού κινητήρα σε μερική φόρτιση και έκθεση σε θερμοκρασίες του θαλάμου κινητήρα για πολλά χρόνια. Οι χημικές συνθέσεις EFB, AGM και νατρίου-ιόντος σχεδιάστηκαν γι’ αυτό το αυστηρότερο πρότυπο· οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος με υγρό ηλεκτρολύτη δεν είναι.

Πόσες φορές ένα start-stop η μπαταρία κάνει εκκίνηση τον κινητήρας σε του ζωής;

Ο αριθμός διαφέρει σημαντικά ανάλογα με τους κύκλους οδήγησης, το κλίμα, την ενσωμάτωση του οχήματος και τη χημεία. Οι δημοσιευμένες εκτιμήσεις κατασκευαστών (OEM) και τρίτων για προγράμματα start-stop κυμαίνονται συνήθως από δεκάδες χιλιάδες έως εκατοντάδες χιλιάδες εκκινήσεων κατά τη διάρκεια ζωής τους, αλλά ο ακριβής αριθμός εξαρτάται από το συγκεκριμένο σχέδιο της κυψέλης, τη βελτιστοποίηση του συστήματος διαχείρισης μπαταριών (BMS) και τον πραγματικό κύκλο λειτουργίας στην πράξη. Οι αγοραστές θα πρέπει να αναζητούν δεδομένα επικύρωσης που αναφέρονται στον ίδιο ακριβώς κύκλο λειτουργίας που θα αντιμετωπίσουν τα οχήματα, όχι σε ένα γενικό αριθμό που προέκυψε από εργαστηριακές δοκιμές.

Μια μπαταρία start-stop χρειάζεται ειδικό φορτιστή;

Μερικές φορές. Οι μπαταρίες νατρίου-ιόντος, AGM και EFB έχουν διαφορετικά προφίλ τάσης φόρτισης από τις συμβατικές μπαταρίες μολύβδου-οξέος, και η χρήση ενός λανθασμένου προφίλ φόρτισης μπορεί να μειώσει τη διάρκεια ζωής ή να αποτύχει να επαναφορτίσει μια βαθιά εκφορτισμένη μπαταρία. Για ένα πρόγραμμα start-stop με μπαταρίες νατρίου-ιόντος, το ηλεκτρικό σύστημα του οχήματος πρέπει να ρυθμιστεί στο παράθυρο τάσης φόρτισης του στοιχείου και το BMS πρέπει να συνεργάζεται με τον ελεγκτή της δυναμό-γεννήτριας· ένας εξωτερικός φορτιστής εργαστηριακού τύπου που χρησιμοποιείται σε αποθήκη ή σε περιβάλλον σέρβις πρέπει να αντιστοιχεί στο ίδιο προφίλ.

ΓΙΑΤΙ εξετάζεται το νάτριο-ιόν για υπηρεσία start-stop;

Η χημεία νατρίου-ιόντων έχει αποδείξει χρήσιμη απόδοση εκφόρτισης σε χαμηλές θερμοκρασίες, ανέχεται ακανόνιστες φόρτισης με υψηλό ρεύμα και δεν απαιτεί την πυκνότητα ενέργειας της κύριας μπαταρίας κίνησης για να παρέχει απόδοση βοηθητικής μπαταρίας 12 V ή 24 V. Αυτά τα δομικά πλεονεκτήματα αντιστοιχούν στις απαιτήσεις για εκκίνηση σε κρύο καιρό, αποδοχή φόρτισης και ωριμότητα κατάλληλη για βοηθητική μπαταρία, οι οποίες καθορίζουν τον κύκλο λειτουργίας start-stop, γι’ αυτό το λόγο η τεχνολογία νατρίου-ιόντων αξιολογείται σοβαρά σε αυτοκινητοβιομηχανικά προγράμματα, σε συνδυασμό με τις τεχνολογίες EFB και AGM.