Rynek Motocyklowy
Reklama
Reklama

Akumulator zawsze bardzo ważny

Raven Media – Maciej Blum
Maciej Blum
4.5.2022
Reklama
Reklama

W następstwie dużego zaawansowania technologicznego współczesnych maszyn akumulator motocyklowy ma do odegrania coraz większą rolę. Niezawodne źródło prądu jest na wagę złota zwłaszcza w przypadku rozbudowanych konstrukcyjnie modeli jednośladów, które wyposażono w liczne urządzenia pokładowe. Dlatego nie dziwi ciągły postęp technologiczny w branży akumulatorów motocyklowych.

 

  • ​Branża akumulatorowa przechodzi w tym momencie poważną rewolucję.
  • Do tej pory jednym z popularniejszych źródeł energii w motocyklu jest akumulator kwasowo-ołowiowy.
  • Ten typ akumulatorów wciąż dominuje na rynku motocykli, jednak jego pozycja stopniowo się zmniejsza.
  • We współczesnych motocyklach silną pozycję mają jeszcze akumulatory żelowe.
  • Najbardziej zaawansowanymi technologicznie akumulatorami, które pojawiły się już w ofercie rynkowej, są akumulatory litowo-jonowe.
  • Trwałość akumulatorów litowo-jonowych (w tym litowo-polimerowych) zależy od kilku czynników, z których najważniejszymi są temperatura pracy i przechowywania.
Reklama

Zarówno zasada działania, jak i podstawowe funkcje akumulatora we współczesnych motocyklach niewiele się zmieniają. Prąd jest bowiem niezbędny nie tylko do rozruchu, ale także do zasilania lamp, kierunkowskazów czy np. do zasilania coraz częściej wybieranych przez motocyklistów klimatyzacji, interkomu i ogrzewania manetek oraz zasilania innych urządzeń pokładowych.

Branża akumulatorowa przechodzi w tym momencie poważną rewolucję. Przez niemal 100 lat rozwoju motoryzacji działo się stosunkowo niewiele. Pracowano oczywiście nad udoskonalaniem technologii wytwarzania baterii, ale wciąż podstawowym surowcem, z którego musieli korzystać producenci, był ołów. I tak do tej pory jednym z popularniejszych źródeł energii w motocyklu jest akumulator kwasowo-ołowiowy.

Ilustracja 1. Budowa konwencjonalnego akumulatora ołowiowo-kwasowego. Źródło: Varta

Choć ten typ akumulatorów wciąż dominuje na rynku motocykli, jego pozycja stopniowo się zmniejsza. Wynika to z cech konstrukcyjnych takiej baterii. Mimo że bezobsługowe akumulatory kwasowo-ołowiowe nie są żadną nowością, nie oznacza to, że nie wymagają od użytkownika uwagi. Należy pamiętać, że motocykl jest użytkowany stosunkowo rzadko, a nie codziennie, więc akumulator w nim jest w ciągłym stanie niedoładowania.

Długotrwałe niedoładowanie prowadzi do stopniowego zasiarczenia akumulatora, co skutkuje zmniejszeniem jego zdolności do magazynowania ładunku elektrycznego. W efekcie pojawia się problem z uruchomieniem motocykla i konieczność wymiany akumulatora.

W nowszych konstrukcjach popularność zyskują już inne rozwiązania. Dopóki jednak nie nastąpi całkowita wymiana generacji dostępnych na rynku jednośladów, zapotrzebowanie na akumulatory kwasowo-ołowiowe wciąż będzie stosunkowo duże.

Coraz popularniejsze żelowe

Reklama

We współczesnych motocyklach silną pozycję mają jeszcze akumulatory żelowe, w których elektrolit w postaci mieszanki kwasu siarkowego i ditlenku krzemu ma gęstszą konsystencję. Dzięki temu takie akumulatory mogą pracować także pod dość dużym kątem i są bardziej odporne na wszelkiego rodzaju wstrząsy podczas jazdy po nierównościach. Ich największą zaletą jest jednak to, że są rzeczywiście bezobsługowe i nie ma potrzeby regularnej kontroli elektrolitu ani ewentualnego uzupełniania wody destylowanej. Są też bardziej odporne na głębokie rozładowanie oraz mogą pracować pod większym obciążeniem, dlatego polecane są zwłaszcza do tych motocykli, w których zapotrzebowanie na prąd jest wysokie. Wymagają jednak większej uwagi podczas ładowania dla zachowania ich parametrów oraz zapewnienia długiej żywotności. Mogą też pojawić się większe problemy z rozruchem silnika przy niskich temperaturach.

Podobne właściwości mają akumulatory w technologii AGM (Absorbent Glass Mat), w których specjalne maty z włókna szklanego zalane są elektrolitem. Takie rozwiązanie sprawia, że nawet wielokrotne ładowanie i rozładowanie nie wpływa ujemnie na parametry użytkowe akumulatora. Są też odporne na wstrząsy i mogą być montowane praktycznie w dowolnej pozycji. Do tego zapewniają wysoki prąd rozruchowy. Ich największą wadą jest słaba odporność na głębokie rozładowanie, dlatego ważna jest regularna kontrola stanu naładowania, zwłaszcza gdy motocykl przez dłuższy czas nie jest używany.

W stronę akumulatorów litowo-jonowych

Najbardziej zaawansowanymi technologicznie akumulatorami, które pojawiły się już w ofercie rynkowej, są akumulatory litowo-jonowe. Technologia litowo-jonowa zapewnia wiele korzyści, które sprawiają, że są one lepsze od baterii kwasowo-ołowiowych. Przede wszystkim nowoczesne ogniwa wykorzystujące lit szybciej przyjmują i oddają energię, są lżejsze z uwagi na większą gęstość energii, można je ustawiać w dowolnej pozycji i są łatwe w eksploatacji. Ponadto możliwe jest wyprodukowanie takiej baterii w praktycznie dowolnym kształcie, co można zaobserwować w dostępnych na rynku motocyklach, skuterach, rowerach i hulajnogach elektrycznych. 

Prąd rozruchu generowany przez ten typ akumulatora jest zdecydowanie wyższy od tego, który uzyskuje się z ogniw ołowiowych, co w przypadku motocykli jest niezwykle ważną cechą. Wielu producentów motocykli już fabrycznie montuje akumulatory litowo-jonowe w swoich maszynach.

GŁOS Z BRANŻY
Paweł Kopka Exide PolskaPaweł Kopka
Sales representative, Exide Polska
Dopóki sprawnie funkcjonuje, akumulator jest podzespołem często pomijanym w serwisowaniu. Kierowcy przypominają sobie o nim dopiero wtedy, gdy odmówi posłuszeństwa. Często jest już za późno na przywrócenie sprawności i sytuacja zmusza do kupna nowego, co wiąże się z nieplanowanymi kosztami.
Kluczowe podczas przygotowywania jednośladu do nowego sezonu jest sprawdzenie poziomu napięcia akumulatora i w razie potrzeby jego doładowanie. Możemy je sprawdzić samodzielnie, np. przy pomocy woltomierza. Akumulatory kwasowo-ołowiowe (12-woltowe) wymagają doładowania, gdy ich napięcie spadnie poniżej 12,45 V, a akumulatory 6 V, gdy jest niższe od 6,2 V. Niestety są też sytuacje, że akumulatora nie da się uratować, np. gdy ulegnie zasiarczeniu. Dochodzi do tego w wyniku pozostawienia na dłuższy czas  rozładowanego akumulatora. Dlatego tak ważne jest, aby po sezonie doładowywać akumulator.
Akumulatory litowo-jonowe powinny zostać doładowane, gdy wskaźnik ich napięcia spadnie poniżej 12,9 V. Do naładowania akumulatora litowo-jonowego najlepiej użyć inteligentnych prostowników, które podczas ładowania będą utrzymywały napięcie do 14,4 V co w przypadku akumulatorów litowo-jonowych jest bardzo ważne.
Jak więc dbać o akumulator? Zdecydowanie to właśnie ładowanie jest kluczowe do utrzymania pełnej sprawności akumulatora. Rozwiązaniem zapobiegającym awariom i zmniejszaniu się pojemności jest regularna kontrola stanu napięcia i ładowanie akumulatora przy pomocy prostowników, takich jak np. Exide 12/7 lub 12/5,5. Nowoczesne prostowniki mają opcję zmiany trybu – oznacza to, że gdy akumulator jest w pełni naładowany, zachowują się jak prostowniki konserwacyjne, utrzymując prawidłowy stan naładowania akumulatora i przedłużając w ten sposób jego żywotność.

Baterie litowo-polimerowe

Baterie litowo-polimerowe (Li-Po) pod względem zasady działania są bateriami litowo-jonowymi, w których warstwy węglowe zastąpiono przewodzącymi warstwami polimeru. Umożliwiło to skonstruowanie „miękkiej” baterii, którą można wyginać w zależności od potrzeby zagospodarowania miejsca. Elektrolit w akumulatorach litowo-polimerowych może mieć postać stałą lub żelową.

Każde ogniwo litowo-polimerowe ma napięcie znamionowe równe 3,7 V, więc łatwo policzyć, jakie będzie napięcie całego pakietu ogniw. W przypadku baterii trzech ogniw połączonych szeregowo (3P) mamy do czynienia z napięciem 3×3,7 V = 11,1 V. Podobnie jest w przypadku pakietu trzech ogniw połączonych szeregowo i trzech ogniw połączonych równolegle (3S3P). W tym przypadku napięcie baterii będzie równe napięciu dawanemu przez szeregowe połączenie (3×3,7 V = 11,1 V). Połączenie równoległe ogniw zwiększa pojemność takiej baterii.

Ładowanie

Warunek bezpiecznego ładowania akumulatorów litowo-jonowych (w tym litowo-polimerowych) jest jeden: nie wolno przekroczyć dopuszczalnego napięcia i prądu ładowania. Podstawowa zasada jest prosta: wszelkie akumulatory litowe należy ładować najpierw przy stałym prądzie, wynoszącym zwykle 0,2–0,3 C, tylko w niektórych dopuszczalny jest większy prąd ładowania (0,5–1 C), a gdy napięcie wzrośnie do wyznaczonej wartości, ładowarka powinna utrzymywać tę wartość napięcia, a prąd będzie samoczynnie spadał. Należy pamiętać, że do ładowania akumulatorów litowo-jonowych i litowo-polimerowych konieczne jest użycie specjalnej ładowarki ze sterowaniem elektronicznym. Chodzi przede wszystkim o przebieg procesu na początku i końcu ładowania oraz o ładowanie odpowiednim amperażem i napięciem.
Akumulatory mają co prawda zabezpieczenie elektroniczne, które odcina zbyt duże prądy ładowania, jednak, jak przedstawiono na ilustracji 2., przebieg samego procesu ładowania też ma znaczenie.

Przebieg procesu ładowania
Ilustracja 2. Przebieg procesu ładowania: po około 1 godzinie ładowania prąd zaczyna spadać z poziomu 1 A, a napięcie ładowania stabilizować się

Linią przerywaną zaznaczono prąd ładowania, natomiast linią ciągłą napięcie przypadające na każde ogniwo akumulatora. Jak widać, po około 1 godzinie ładowania prąd zaczyna spadać z poziomu 1 A, a napięcie ładowania stabilizować się na poziomie 4,1 V na ogniwo. Prąd ładowania w kolejnych dwóch godzinach spada, a napięcie ładowania zostaje na stałym poziomie. Ładowanie zostaje przerwane, gdy prąd ładowania jest mniejszy od 3% prądu znamionowego. Napięcie ładowania spada wtedy do 3,7 V i przy ciągle przypiętej baterii prąd ładowania jest dołączany w odstępach czasowych, aby podtrzymać naładowanie akumulatora.

Gęstość kwasu jest miarą poziomu naładowania. Do pomiaru służy areometr.
Ilustracja 3. Gęstość kwasu jest miarą poziomu naładowania. Do pomiaru służy areometr. Źródło: Honda
GŁOS Z BRANŻY
Adam Potępa Clarios PolskaAdam Potępa
Ekspert techniczny, Clarios Polska
Rozładowanie akumulatora motocyklowego poniżej 10,5 V jest sytuacją krytyczną. Poniżej tego napięcia zasiarczanie akumulatora zmienia się powoli z procesu odwracalnego w proces nieodwracalny. Można przyjąć, że po jednorazowym rozładowaniu akumulatora tylko szybka reakcja użytkownika pojazdu i podłączenie akumulatora do zewnętrznego źródła prądu pozwalają przywrócić jego sprawność, ale niestety już niepełną. W akumulatorach o zaawansowanej konstrukcji proces zasiarczania może przebiegać wolniej, a w konwencjonalnych – zdecydowanie szybciej.
Warto zaznaczyć, że bardzo głęboko rozładowane akumulatory charakteryzują się wysoką opornością wewnętrzną, co w przypadku zastosowania konwencjonalnych ładowarek powoduje, że nie mogą nawet rozpocząć swojej pracy. W przypadku takiego rozładowania  zaleca się zastosowanie ładowarek mikroprocesorowych z funkcją odsiarczania.
Akumulator po zakończonym sezonie motocyklowym powinien zostać zdemontowany i następnie naładowany. Dla utrzymania wydłużonej żywotności tak przygotowany akumulator należy przechowywać w odpowiednim miejscu. Ważne jest, aby wybrane pomieszczenie było suche i dobrze wentylowane, temperatura w nim nie spadała poniżej 5°C, a średnia temperatura miesięczna oscylowała między 10°C a 15°C. W okresie składowania zaleca się weryfikację napięcia spoczynkowego przynajmniej raz w miesiącu. Jeżeli napięcie spadnie poniżej 6,25 V lub 12,50 V (zależnie od typu akumulatora – 6 V lub 12 V), należy rozpocząć proces jego doładowania.
Ilustracja 4. Akumulator litowo-jonowy jest lżejszy i w porównaniu z akumulatorem kwasowo-ołowiowym ma same zalety. Można go zamontować w dowolnej pozycji. Źródło: Raven Media – Maciej Blum
Zasada działania ogniwa litowo-jonowego
Ilustracja 5. Zasada działania ogniwa litowo-jonowego. Podczas rozładowywania obserwuje się przepływ jonów litu z węglowej elektrody do elektrody metalowej. Źródło: Zintegrowana Platforma Edukacyjna, CC BY-SA 3.0

Przechowywanie

Trwałość akumulatorów litowo-jonowych (w tym litowo-polimerowych) zależy od kilku czynników, z których najważniejszymi są temperatura pracy i przechowywania. Dla zwiększenia trwałości zaleca się przechowywanie nieużywanych akumulatorów tego typu w lodówce (w temperaturze powyżej 0°C) i, co istotne, naładowanych tylko do 40% pojemności. Przechowywanie akumulatorów litowo-jonowych w stanie pełnego naładowania lub pełnego rozładowania znacznie skraca ich żywotność.

Artykuł ukazał się w czasopiśmie
Reklama

O Autorze

Maciej Blum

Redaktor serwisu www.rynekmotocyklowy.pl oraz redaktor czasopisma Rynek Motocyklowy

Tagi artykułu

Reklama