Mi az a nátrium-ion automobil-start-stop akkumulátor?

Mi az a nátrium-ion autó indítás-állás Akkumulátor cseréje után?

A mai napig eladott legtöbb modern személygépkocsi valamilyen indítás-állás rendszerrel van felszerelve. Amikor a jármű megáll egy közlekedési lámpánál, a motor leáll, nem jár alapjáraton. Amikor a féket elengedik, a motor újraindul. A tüzelőanyag-megtakarítás és a kibocsátáscsökkenés ciklusonként csekély, de az autó élettartama alatt jelentős összeget eredményez.

A motorháztető alatt elhelyezett akkumulátor biztosítja e rendszer működését. Százhúszezernél is többször kell a motort beindítania a szervizelési élettartama során, minden egyes járműmozgásnál nagy behurcolási töltőáramot kell befogadnia az alternátorból, és folyamatosan táplálnia kell a kabin elektronikáját, a reflektorokat, az infotainment rendszert és tucatnyi ECU-t, miközben a motor le van állítva.

Egy szokásos, folyadékkal telített ólom-savas akkumulátor, amelyet egy indításra terveztek út közben, gyorsan leromlik a start-stop üzemmódban. Ezért a járműgyártók először az EFB (javított folyadékkal telített) és az AGM (abszorbens üvegszőnyeg) akkumulátorokra tértek át a start-stop járműveknél. A nátrium-ion technológia jelenleg harmadik kémiai útként kerül értékelésre ebben a felhasználási területen. Ez a cikk alapvető áttekintést nyújt: mi az a start-stop rendszer, mire képes egy start-stop akkumulátor, milyen előnyöket kínál a nátrium-ion kémia ebben a működési ciklusban, hogyan viszonyul az ólom-savas, az EFB és az AGM akkumulátorokhoz, valamint mit kell ellenőrizniük a B2B vásárlóknak beszerzés előtt.

_______________________________________________________________________

Mi az az autóipari start-stop rendszer?

Egy start-stop rendszer —néha stop-start, üresjárat-leállítás vagy mikrohibrid néven is emlegetik —automatikusan leállítja a belső égésű motort, amikor a jármű megáll, és újraindítja, amikor a vezető ismét mozgásra készül. A rendszer a városi közlekedés során legtöbbször aktív: közlekedési lámpáknál, torlódásos forgalomban, vasúti átjáróknál, illetve drive-through szolgáltatásoknál való várakozás közben.

A cél egyszerű. Egy járó motor üzemanyagot fogyaszt anélkül, hogy hasznos mozgást biztosítana. Az üresjárat megszüntetése csökkenti az üzemanyag-fogyasztást és a kipufogógáz-kibocsátást. A csökkenés mértéke a járműtől, a vezetési ciklustól és a rendszer aktiválásának gyakoriságától függ, de a legtöbb publikált becslés szerint a típusos városi közlekedés során az üzemanyag-megtakarítás 5–10% között mozog.

A start-stop rendszerek több szinten is különböznek egymástól. A legegyszerűbb rendszerek a motort teljes megálláskor állítják le, és újraindítják, amikor a fékpedált elengedik. Fejlettebb rendszerek a motort már a megállás felé történő lelassulás közben is leállítják, vagy rövid ideig akkor is, amikor a jármű még mozog. Energia-visszanyerő fékezés —ahol az alternátor visszafordításával generátorként működik a lassulás idején – gyakran kombinálva van a start-stop rendszerrel, és az akkumulátornak minden alkalommal el kell fogadnia a visszanyert energiát, amikor a jármű lassul. Mindez különleges igényeket támaszt az akkumulátorral szemben, amelyek nem léteztek a régi indítóakkumulátorok üzemciklusában: nagy áram többször egy út során, szabálytalan nagyáramú töltésfelvétel, hosszabb időszakok részleges töltöttségi szinten, valamint ugyanaz a motorháztető-hőmérséklet-tartomány, mint amit a lecserélt ólom-savas akkumulátor is elviselt.

_______________________________________________________________________

Mi a start-stop akkumulátor feladata?

A start-stop akkumulátor három alapvető feladatot lát el, amelyek egymással átfednek minden egyes út során.

Indítania kell a motort. Az indítási áram az a legnagyobb áram, amelyet az akkumulátor szolgálat közben lead. —egy rövid ideig tartó impulzus, ami egy tizedmásodperctől néhány másodpercig tart, és több száz amperes áramot von el az akkumulátorból a kezdőmotor forgatásához. A feszültségnek az egész impulzus ideje alatt el kell érnie a kezdőmotor számára szükséges küszöbértéket.

Működtetnie kell az elektromos rendszert, amíg a motor le van állítva. A reflektorok, a klímaberendezés ventilátora, az infotainment rendszer, a műszerfal, a testvezérlő modulok és egy hosszú lista kisebb elektronikus vezérlőegység (ECU) továbbra is áramot fogyaszt, amikor a motort leállítják. Ezt néha nyugalmi terhelésnek vagy kiegészítő terhelésnek nevezik, és egy modern járműben könnyen meghaladhatja a néhány amper értéket.

Fel kell tudnia venni a töltést az alternátorról (valamint a rekuperatív fékezésből), amikor a motor jár. A start-stop járművek sok szabálytalan töltési eseményt generálnak. Az alternátor minden alkalommal visszatölti az akkumulátort, amikor a motor újraindul, illetve amikor a féket elengedik – ezek a töltési minták nagyon eltérnek a nem start-stop járművek lassú, egyenletes utántöltési profiljától.

E három feladat együttesen sokkal keményebb üzemi ciklust eredményez, mint amire egy hagyományos autó akkumulátora tervezve van. Egy hagyományos autó akkumulátorát élettartama során csak néhányszor százszor kell a motor indítására használni, és legnagyobb részében közel teljes töltöttségen kell maradnia. Egy start-stop akkumulátort ezerszer vagy tízezerszer is meg kell indítania a motort, részleges töltöttségi szinten kell működnie, és károsodás nélkül el kell tudnia nyelni az egyenetlen, nagy áramerősségű töltési impulzusokat. A modern start-stop rendszerek emellett folyamatosan figyelik a töltöttségi állapotot, az egészségi állapotot és a hőmérsékletet. —a start-stop funkció letiltása egy meghatározott töltöttségi küszöb alatt, valamint az akkumulátor előmelegítése télen —az akkumulátor védelme érdekében, hogy ne kelljen indítania a motort, ha erre megbízhatóan nem képes.

_______________________________________________________________________

Mi az a nátrium-ion automobil-start-stop akkumulátor?

Egy nátrium-ionos autós indító-állító akkumulátor lényegében egy 12 V-os (vagy egyes platformokon 24 V-os) autós segédakkumulátor, amelynek cellái nátrium-ionos kémiai elven működnek, nem ólom-savas, AGM, EFB, lítium-ionos vagy bármely más kémiai elven. Külsőleg ugyanazt a feladatot látja el, mint bármely más indító-állító akkumulátor: motorindítás, az elektromos rendszer táplálása leállított motor mellett, valamint töltésfelvétel az alternátorról.

Ami megváltozik, az a belső kémia. A nátrium-ionos cellák nátrium-ionok mozgását használják fel a katód és az anód között egy nátrium-ionvezető elektrolit segítségével, mindkét oldalon alumínium áramszedőkkel. Egy autós indító-állító alkalmazás szempontjából az számít, amit ez a kémia nyújt ebben a működési ciklusban: bőséges nyersanyag-kínálat (nátrium), mindkét oldalon alumínium áramszedők (ritkaság a kereskedelmi kémiai rendszerek között) és igazolt alacsony hőmérsékleten történő kisütési viselkedés. —mindezek jól illeszkednek az indító-állító működési ciklusához.

A nátrium-ion technológia jelenleg nem biztosítja az energiasűrűség egyenértékűségét a nagyenergiás lítium-ion elemekkel. A nátrium-ion elemek szintjén az energiasűrűség alacsonyabb, mint a gyakori lítium-ion elemeké, bár ez tökéletesen elegendő egy segéd 12 V-os akkumulátorhoz, amelynek nem kell hajtási energia tárolására szolgálnia. A nátrium-ion technológia az autóipari alkalmazásokban is későbbi kereskedelmi érettségi szakaszban van, mint a lítium-ion, ami saját következményekkel jár a vásárlók gondosságára nézve.

_______________________________________________________________________

Miért kerül be a nátrium-ion technológia a start-stop alkalmazásokba

Több gyakorlati tényező is elősegíti a nátrium-ion technológia bevezetését a start-stop értékelési programokba.

•Nyersanyag-elérhetőség. A nátrium az egyik leggyakoribb elem a Föld kérgében és az ipari sóoldatokban. A nátrium nyersanyag-kínálat nem jelent ugyanolyan koncentrációs kockázatot, mint a lítium, a kobalt vagy a nikkel kínálata hosszú távon.

• Hideg időjárás motorindítás. A nátrium-ion akkumulátorok kémiai összetétele hasznos alacsony hőmérsékleten történő kisütési viselkedést mutatott. A motor indítása nullafok alatti hőmérsékleten éppen ott jelent különösen nagy kihívást, ahol az akkumulátor belső ellenállása a legfontosabb tényező, és egy olyan kémia, amely alacsony hőmérsékleten is alacsony belső ellenállást tart fenn, valóban előnyös helyzetben van.

• Nyersanyag-költség alakulása. A nátrium-ion cellák mindkét oldalon alumíniumot használnak, és a legtöbb katódcsalád esetében elkerülik a kobaltot és a nikelt. Az, hogy ezek a döntések gyakorlatban alacsonyabb cellaköltséget eredményeznek-e, a gyártótól, a cella formátumtól, a termelési mennyiségtől és a katódcsaládtól függ —de a szerkezeti költségkérdés szempontjából kedvezőbb a helyzet, mint a ritkább és instabilabb nyersanyagokra épülő kémiai összetételeknél.

• Ellátási lánc diverzifikációja. Számos OEM és Tier-1 beszállító csökkenti a kizárólagos kémiai összetételre való függőségét. A nátrium-ion technológia egy harmadik kémiai lehetőséget kínál azoknak a start-stop programoknak, amelyek korábban kizárólag AGM vagy EFB technológiára voltak korlátozva.

• Érettségi egyezése a a munkaciklus. A nátrium-ion akkumulátor-kémia éppen megfelelő érettségi szintet ért el a segédakkumulátor-munkaciklushoz. Nem szükséges, hogy a vontatási akkumulátor-csomag energiasűrűségéhez hasonló legyen ahhoz, hogy hasznos teljesítményt nyújtson egy 12 V-os vagy 24 V-os segédakkumulátorban.

Ezek a tényezők nem teszik a nátrium-ion akkumulátort minden start-stop program számára megfelelő megoldássá. Viszont megbízható jelöltté teszik, amelyet egyre több autógyártó vásárló komolyan értékel.

_______________________________________________________________________

Hogyan viszonyul a nátrium-ion start-stop akkumulátor a hagyományos ólom-savas, az AGM és az EFB akkumulátorokhoz

Az ólom-savas, az AGM és az EFB akkumulátorok a jelenlegi, bevált kémiai megoldások az autók start-stop rendszereiben. A nátrium-ion akkumulátor e mellett egy negyedik lehetőségként áll rendelkezésre, más típusú kompromisszumokkal.

Az ólom-savas, folyadékkal telt akkumulátorok a hagyományos megoldás —olcsó, széles körben elérhető és jól ismert, de gyorsan leromlanak a motorindító–leállító üzemmódban részleges töltöttségi állapotban. Az EFB-akkumulátorok nedves elektrolitú akkumulátorok megerősítéssel (általában poliészter hálózat, javított aktív anyag, magasabb dinamikus töltésfelvétel), amelyeket bejáratási szintű motorindító–leállító járművekhez terveztek. Az AGM-akkumulátorok a prémium kategóriás, jelenleg elterjedt megoldás: az elektrolit üvegszövet szeparátorban van rögzítve, belső ellenállásuk alacsonyabb, cikluséletük és dinamikus töltésfelvételük magasabb —szabványos felszereltség sok közép- és prémium kategóriás motorindító–leállító járműben, de drágábbak a nedves vagy EFB-akkumulátoroknál.

A nátrium-ion akkumulátorok a legtöbb teljesítményparaméter tekintetében az EFB és az AGM között helyezkednek el a közzétett adatok szerint. Erős alacsony hőmérsékleten történő kisütési viselkedést mutattak, egyes kémiai összetételeknél laposabb ciklusélet-görbét mutatnak részleges töltöttségi állapotban történő üzemelés mellett, és nem igényelnek vízpótlást. Másrészről a nátrium-ion technológia kevésbé érett az autóipari alkalmazásokban, kevesebb validált mezőprogrammal és kisebb beszállítói bázissal rendelkezik.

A megfelelő megközelítés a programhoz való illeszkedés, nem pedig általános technológiapreferencia. Egy hideg éghajlaton üzemelő flotta, amely értékeli a beszerzési lánc diverzifikációját, és képes többéves beszerzési kötelezettséget vállalni, számára a nátrium-ion akkumulátorok jobban megfelelhetnek, mint az AGM-ek. Egy olyan flotta, amely ma a legalacsonyabb egységárú megoldást részesíti előnyben, mérsékelt éghajlaton működik, és a legszélesebb szervizhálózatra van szüksége, számára az AGM-ek lehetnek alkalmasabbak. A kémiai összetétel kiválasztása a program feladata, nem a technológiaé.

_______________________________________________________________________

Hol érdemes nátrium-ion indító-állító akkumulátorokat használni – és hol nem

A nátrium-ion akkumulátor jól illeszkedik több autóipari alkalmazási területhez, másokhoz viszont kevésbé.

• Hideg éghajlati körülmények között üzemelő személygépkocsik start-stop funkcióval. A nátrium-ion akkumulátor kémia alacsony hőmérsékleten mutatott kisütési viselkedése szerkezetileg ideálisan illeszkedik azokhoz a piacokhoz, ahol a téli indítás az eddigi akkumulátor-kémiai megoldások gyenge pontja.

• 12 V-os és 24 V-os segéd akkumulátor-szerviz. Az energia tárolási igény mérsékelt, az indítási áramigény jól beleillik a nátrium-ion akkumulátor képességeibe, és az alacsony hőmérsékleten való kisütési előnye számos piacon hasznos.

•Olyan beszerzési stratégiák, amelyek a kémiai sokféleséget értékelik. A flották és az OEM-programok, amelyek csökkenteni szeretnék a kobalt-, nikkel- és lítiumkoncentrált ellátási láncokra való egyetlen kémiai függőséget, a nátrium-iont megbízható harmadik lehetőségként használhatják az AGM és az EFB mellett.

• Olyan programok, amelyek többéves mennyiségi kötelezettségvállalást támogathat. A korai fejlesztési szakaszban lévő kémiai összetételek kapacitása gyorsabban nő, ha a vásárlók többéves mennyiségi kötelezettséget vállalnak. A nátrium-ion akkumulátorok ideálisak olyan programokhoz, amelyek valódi beszerzési partnerségre épülnek, nem pedig olyanokhoz, amelyek egyszeri, legolcsóbb vásárlást céloznak.

Kevesebb mértékben illeszkedik azokhoz a programokhoz, amelyek ma már a legszélesebb szervizhálózati lefedettséget igénylik, ahol a ólom-sav és az AGM infrastruktúra jobban kialakult, valamint azokhoz a programokhoz, amelyek egy adott járműarchitektúrában mélyen validált, többéves mezői teljesítési előzményeket igényelnek. A nátrium-ion autóipari programokat már telepítették, de a mezői tapasztalat mélysége még nem éri el az AGM mezői tapasztalat mélységét. Ezek a korlátok nem zárják ki a nátrium-ion akkumulátorok használatát indító–állító rendszerekben. Inkább meghatározzák, hogy a kémiai összetétel ma mely beszerzési jelöltek esetében tekinthető legmegbízhatóbbnak.

_______________________________________________________________________

Mit kell ellenőrizniük a vásárlóknak a beszerzés előtt

Egy B2B beszerzési csapat számára, amely nátrium-ion autóipari indító–állító akkumulátorokat értékel, több ellenőrzés is szükséges a szállítói alapos vizsgálat folyamata során.

• Erősítse meg a kémiai összetétel és a cella formátum. Különböző nátrium-ion katódcsaládok, különböző anódanyagok, különböző cellaformátumok és különböző modultervek különböző teljesítményt eredményeznek. Egy vevőnek tudnia kell, melyik katódcsaládot szállítják, melyik cellaformátumot használják és melyik gyártó készítette a cellákat. Ugyanaz a nátrium-ion címke jelentősen eltérő termékeket rejthet.

•Ellenőrizze a indulási teljesítményt a telepítési hőmérsékleteken. Az indulási amper (CA), a hidegindulási amper (CCA) és a feszültségprofil az indulási feszültségcsúcs idején a járművek tényleges üzemelési hőmérsékletén kell tesztelni. A marketingcélokra szolgáló, 25 °C -fokos tesztpadon mért értékek nem helyettesítik a hideg időjárásra vonatkozó érvényesítést.

• Ellenőrizze a ciklusélettartamot a tényleges üzemi ciklus szerint. A gyártó által megadott ciklusélettartam-értékeket a kisütés mélysége, a hőmérséklet, a töltési sebesség és az élettartam végének meghatározása szükségszerűen módosítja. Két különböző beszállító ugyanabból a kémiai összetételből származó akkumulátorai ugyanabban a mezőpróbában eltérő eredményeket mutathatnak, és ugyanazon beszállító marketinges anyagai és egy független harmadik fél által végzett tesztjei között is eltérés lehet.

•Ellenőrizze az autóipari tanúsítás státuszát. Az ECE R100 vagy ezzel egyenértékű régiós típusjóváhagyás, az UN 38.3 szállítási vizsgálat, az IATF 16949 minőségirányítási rendszer a cella- és akkupakk-beszállítóra, valamint az ügyfelspecifikus érvényesítési programok mindegyike lényeges. A nátrium-ionos kémia tanúsítási lefedettsége kevésbé fejlett, mint a lítium-ionosé; a vevőnek előzetesen fel kell térképeznie, hogy az adott termék és a beszállító mely tanúsításokkal rendelkezik, mielőtt kötelezettséget vállalna.

•Ellenőrizze a kereskedelmi stabilitást és a támogató infrastruktúrát. A korai fejlettségi szakaszban lévő kémiai összetételek nagyobb aktív beszállítói figyelmet igényelnek, mint a kiforrott kémiai összetételek. A pénzügyi stabilitás, a többéves kapacitáskötelezettségek, a garanciális folyamatok, a műszaki támogatási csapatok és a dokumentációs nyomvonalak mind részét kell képezniük az értékelésnek.

• Értékelje a második forrás útvonalát. A nátrium-ion akkumulátorcellák formátumának szabványosítása még zajlik, ezért egyetlen cella-beszállító kiválasztása nagyobb ellátási kockázatot jelent, mint egyetlen cella-beszállító kiválasztása egy kiforrott kémiai összetétel esetében. A vevőnek gondolnia kell a tartalékellátásra, arra, hogy milyen tartaléktervek valósíthatók meg, és hogy mennyi költséget jelentenek ezek a tartaléktervek.

Az a vevő, aki ezen ellenőrzési pontok ismeretében lép be a nátrium-ion akkumulátorok időszakos beszerzésébe – és aki a beszállítói kapcsolatot úgy alakítja ki, hogy ezeket kezelje —sokkal erősebb pozícióban van, mint az a vevő, aki úgy érkezik be, mintha a nátrium-ion akkumulátorok pontosan úgy viselkednének, mint egy érett AGM-ellátás. Mint akkumulátor- és energiatároló-szolgáltató, aki autóipari akkumulátor-importőröket, disztribútorokat, nagykereskedőket, kiskereskedőket, valamint OEM- és ODM-vásárlókat szolgál ki, a PITTAR nátrium-ion cellaprogramokkal dolgozik, amelyek alkalmasak indító–leállító és segédüzemre. Ott, ahol a kémiai összetétel illeszkedik egy adott beszerzési stratégiához —hideg éghajlaton való megbízhatóság, ellátási lánc diverzifikációja, többéves mennyiségi kötelezettségvállalások —a beszélgetés megérte. Ott, ahol a kémiai összetétel még nem illeszkedik, a legjobb döntés az, ha a jelenlegi megoldással maradnak, amíg az illeszkedés meg nem változik.

_______________________________________________________________________

Gyakran Ismételt Kérdések

Mi a különbség egy hagyományos autóakkumulátor és és a start-Stop akkumulátor cseréje után?

Egy szokványos autóakksi egyszerű üzemciklusra készül: motorindítás, lassú utóltöltés és segédberendezések táplálása leállított motor mellett. Egy start-stop akksi sokkal keményebb üzemciklusra készül: ezrek számára történő indítás, hosszabb időszakok részleges töltöttségi állapotban, szabálytalan, nagyáramú töltési impulzusok és segédberendezések működtetése leállított motor mellett. A start-stop akksik megerősített kémiai összetételt használnak —EFB, AGM vagy nátrium-ion —ezeknek az igényeknek a kielégítésére.

Lehet, hogy egy hagyományos autóakkumulátor be használt i egy start-stop járműben?

Lehet, hogy rövid ideig működik bejárató szintű start-stop rendszerekben, de az üzemciklus miatt gyorsan leromlik. A legtöbb autógyártó EFB-t, AGM-et vagy (újabb programokban) nátrium-ion akksit ír elő, mivel a szokványos nedves akksik nem tervezettek a keményebb ciklizási mintára.