Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Nové trendy UPS akumulátorů

číslo 10/2004

elektrochemické zdroje napětí, UPS

Nové trendy UPS akumulátorů

V dnešní době prohlubující se specializace se musíme smířit se zásadou, že všichni nemůžeme všechno. Vezměme si příklad z lehké atletiky, kde v bězích platí orientační dělení na sprintéry, štrekaře a vytrvalce. Koncepce „univerzálního běžce„ by měla jen mizivé vyhlídky na úspěch.

Obdobně je tomu s olověnými akumulátory: úlohu sprintérů zde zastávají typové konstrukce často označované jako „UPS akumulátory„*).

Obr. 1

V minulosti mělo toto označení poněkud pejorativní nádech a sloužilo jako synonymum pro levné, masově vyráběné blokové baterie s nejnižší dobou životnosti. To však již dávno neplatí. Vývoji akumulátorů, určených pro krátké doby vybíjení (zálohování), byla v celosvětovém měřítku věnována mimořádná pozornost a výsledky se také dostavily.

V rámci tohoto článku se budeme zabývat dvěma představiteli uvedeného nového trendu, a to akumulátory Data Safe JX a HX z produkce společnosti EnerSys.

Baterie byly posuzovány ve srovnání s obdobnými typy jiných výrobců. V rozšířeném smyslu ovšem základní požadavky pro konstrukci a provoz obecně platí i pro jiné výrobky téhož určení.

Požadavky na charakteristické vlastnosti UPS akumulátorů

Doménou těchto konstrukcí je zejména zálohování UPS (zdrojů nepřetržitého napájení). Případné další použití je možné i pro start motorgenerátorů a nouzové osvětlení.

  • Vybíjecí doba - předpokládá se aplikace s vybíjením v časovém intervalu 1 minuta až 60 minut. Baterie by jistě bylo možné vybíjet i kapacitně, tj. v řádu hodin, nešlo by však o ekonomicky příznivou variantu. Výrobci obvykle udávají hodnoty garantovaných jmenovitých vybíjecích výkonů při referenční teplotě 25 °C a konečném vybíjecím napětí 1,67 V / článek pro 5, 15 a 60 minut. S délkou vybíjení dosažitelná odebraná energie stoupá: u baterií Data Safe JX a HX je ve srovnání s 5minutovým vybíjením při 15minutovém vybíjení cca o 47 %, a při 60minutovém vybíjení cca o 100 % vyšší.

  • Výkonová hustota (Power Density) - vztahuje se na garantovaný výkon při určitém intervalu vybíjení, připadající na kubický decimetr baterie. Čím je výkonová hustota vyšší, tím je baterie určitého výkonu menší, což je samozřejmě výhodou a významnou skutečností pro celkové posouzení. Malé rozměry a hmotnost nesmí ovšem negativně ovlivňovat životnost baterie. Akumulátory Data Safe JX a HX mají extrémně vysokou výkonovou hustotu - pro 5minutové vybíjení až o 80 % vyšší než některé konkurenční výrobky.

  • Životnost - výrobci uvádějí tzv. normovanou životnost při referenční teplotě a modelovém provozu, přičemž za konec životnosti se považuje stav, kdy po plném dobití vykazuje baterie pokles aktuálního výkonu (kapacity) pod 80 % jmenovité hodnoty.
    Negativní vliv na životnost mají zejména vyšší teploty - nárůst o každých 10 °C vůči referenční teplotě znamená pokles životnosti přibližně na polovinu. Velkou důležitost má také kvalita dobíjecího proudu, zejména jeho zvlnění, což je problémem zejména některých levnějších UPS. Baterie Data Safe JX a HX mají normovanou životnost 10 let při 25 °C (většina konkurenčních výrobků má referenční teplotu 20 °C). Z hlediska životnosti proto tyto baterie patří ke špičkovým výrobkům.

  • Mechanická konstrukce - z důvodu přijatelné váhy se blokové baterie 12 V vyrábějí přibližně do 150 A·h a v této kategorii jsou prakticky všechny UPS akumulátory. Snahou výrobců UPS je co nejvíce zúžit skladbu užívaných baterií, a tak se často setkáme s vyšším počtem bateriových modulů, složených ze stejného typu akumulátorů. Nádoby by měly být mechanicky odolné, což výrobce u vzorku ověřuje normalizovaným úderem (například 2,25 kg z výše 1 metru) a požárně vyhovující předpisu UL-94 V0 (plast nešířící oheň).

Obr. 2

Pólové vývody by měly být řešeny s ohledem na minimalizaci možnosti zkratu. Pro dosažení co nejnižšího vnitřního odporu by vývody měly být dostatečně robustní nebo je užita měď v kombinaci s olovem. Závitové svorníky by měly být dostatečně dimenzované (alespoň M6). Jednocestné ventily brání úniku vodíku i přístupu vzdušného kyslíku do baterie. Zde se nabízí srovnání s něčím, co je našemu žaludku bližší – totiž s Papinovým hrncem: při překročení určitého vnitřního tlaku musí obě zařízení dočasným otevřením ventilu dosáhnout jeho snížení a po skončení mimořádného stavu opět ventil uzavřít. Emise z Papinova hrnce jsou ovšem našemu čichu podstatně příjemnější. Individuální ventily pro každý článek baterie jsou lepší variantou než společné.

Baterie Data Safe JX a HX vyhovují všem uvedeným požadavkům, zejména je nutné ocenit odolnost vůči nárazům u typu HX, docílenou žebrováním nádoby a individuální ventily pro každý článek.

  • Elektrochemická konstrukce - pro UPS akumulátory, systémově umísťované uvnitř proudových zdrojů, je jedinou alternativou ventilem řízené provedení. Výhodou jsou zejména malé emise škodlivých plynů a značně snížená údržba (označení „bezúdržbovosti„ některými prodejci je ovšem spíše reklamním tahem).

Elektrolyt je vázán v mikroporézní hmotě (technologie AGM) nebo gelu - i v případě porušení nádoby by nemělo docházet k jeho úniku. Každé z těchto řešení má své výhody i nevýhody, zdá se ovšem, že technologie AGM získává celosvětově převahu.

Chemické složení elektrod patří k relativně střeženým skutečnostem, lze pozorovat ústup od antimonu a kadmia ve prospěch vápníku, cínu nebo čistého olova. Perspektivně má dobré předpoklady použití čistého olova, je však nutné ekonomicky zvládnout průvodní výrobní problémy. Akumulátory Data Safe používají mřížkové elektrody, typ JX s legurou (legující přísady – pozn. red.) olovo-cín a HX olovo-vápník. U obou typů baterií je nízké samovybíjení, což umožňuje skladování před prvním použitím až 12 měsíců (při teplotě max. 25 °C).

Akumulátory JX a HX

Oba typy jsou, jak již vyplynulo z poznámek k požadovaným charakteristikám, typickými představiteli nové generace UPS akumulátorů. V současné době jsou v nabídce následující typové řady:

  • typ JX - 225, 375
  • typ HX - 205, 300, 330, 400, 500

Typová čísla udávají jmenovitý výkon ve W při 15minutovém vybíjení. Baterie jsou přednabité, okamžitě schopné poskytnout 100% kapacitu. Odpovídají průmyslovým standardům a půdorysům.

Závěr

Technická oblast ventilem řízených olověných baterií a zejména jejich modifikací pro krátké doby vybíjení doznala a jistě ještě dozná zásadních změn. Prognóza hraničící s jistotou zní, že se bude nadále prohlubovat typová diferenciace, místo „konfekce„ budeme objednávat a provozovat provedení „na míru„. Všichni nemůžeme všechno, a tak i baterie mají dělat to, co umějí a dokážou nejlépe.

Bližší informace o uvedených i dalších typech baterií a svém výrobním sortimentu poskytne:

EnerSys, s. r. o.
sídlo společnosti
Chodovská 7, 141 00 Praha 4
tel.: 267 996 111
Eurotel: 602 695 566
T-Mobil: 603 413 141
fax: 267 996 999
e-mail: enersys@volny.cz
http://www.enersysinc.cz

Servisní a obchodní středisko pro jižní Moravu
EnerSys, s. r. o.
Výstaviště 1, 648 34 Brno
tel.: 541 158 637, fax: 543 211 306

Obchodní zastoupení v SR
EnerSys, s. r. o. – obchodné zastupiteľstvo Bratislava
Kopčianska 20, 851 01 Bratislava
tel.: +421 263 810 373
fax: +421 263 810 387