Akkumulátorok mezőgazdasági erőgépekhez

A mezőgazdasági gépek elektromos rendszerének alapvető eszköze a villamos energiát tároló akkumulátoregység. Az akkumulátorok alkalmazásának jelentősége kiszélesedik, mert a fedélzeti elektromos hálózat kiszolgálása mellett a hibrid- és a villamoshajtású rendszereknél is meghatározó szerephez jutnak.

A mezőgazdasági erőgépekhez ma még döntő többségében hagyományos ólomsavas nedves akkumulátorokat alkalmaznak. Az értékesítés területén és a választék tekintetében is erős túlkínálat van.

 

Az akkumulátor alapparaméterei

Az akkumulátoron a gyártó megnevezése, a gyártmány típusjelzése mellett fel vannak tüntetve az alapvető villamos jellemzők itt következő értékei. Az akkumulátor kapocsfeszültsége a kivezető (+,-) pólusok között mérhető villamos feszültség, V (voltban) kifejezve. Az ólomsavas akkumulátorok alapegységének, a cellának a névleges kapocsfeszültsége 2 V, ha az akkumulátor kapocsfeszültsége 12 V, akkor belül hat cella sorba van kapcsolva. Az akkumulátor kapacitása, tárolóképessége azt fejezi ki, hogy egy teljesen feltöltött akkumulátor a gyártója által megadott kisütő áramerősség mellett és megadott időtartam alatt mennyi töltésmennyiséget képes szolgáltatni, Ah (amperórában) kifejezve.

 


1. kép. Bosch akkumulátorok mezőgazdasági erőgépekhez: a) TE 080 típusjelzésű, 12 V-os, 225 Ah-ás, CCA 1150 A akkumulátor; b) T3 077 típusjelzésű, 12 V-os, 155 Ah-ás, CCA 900 A akkumulátor (forrás:
www.bosch.com)


2. kép. John Deere StrongBox típusjelzésű ólomsavas nedves akkumulátor: 1. műanyagház elektrolittal feltöltve, 2. cellalemez-csatlakozó, 3. elektródlemezek, 4. elektródlemezek, 5. műanyag elektródelválasztó, 6. epoxigyantás lemezrögzítő (forrás:
www.deere.com)

 

Ma általában a húszórás kisütési időre vonatkoztatott névleges kapacitást (C20) adják meg Ah-ban. A traktorokban, mezőgazdasági gépekben 85-300 Ah kapacitású akkumulátorokat használnak. A hidegindítási áram, CCA (Cold Cranking Amperes) alatt (SAE J537 szabvány szerint) azt az áramerősséget értjük, amelyet a teljesen feltöltött akkumulátor lehűtve, -18 oC hőmérsékleten 30 s ideig képes úgy szolgáltatni, hogy a cellánkénti feszültség nem esik 1,2 V alá. Az akkumulátor tartalékkapacitása, RC-érték alatt az a percben mért idő értendő, ameddig egy új és teljesen feltöltött akkumulátor 26,7 °C-os hőmérsékleten 25 A áramerősséget szolgáltat, miközben a cellánkénti feszültség 1,75 V alá nem esik.

 

Ólomsavas nedves akkumulátor mezőgazdasági erőgépekhez

A nedves (folyadékos) ólomsavas akkumulátor a leggyakoribb típusú akkumulátor. A kénsavat tartalmazó folyékony elektrolit fedi a belső alkatrészeket, ezek lezárt kivitelben kaphatók, így szivárgásmentesek. A Bosch például mezőgazdasági erőgépekhez és teherautókhoz öt különböző nedves ólom-savas akkumulátort kínál. A Bosch T3 jelű akkumulátor gondozásszegény, vízzel utánatölthető, nagy indítási teljesítményű (1. b kép). A Bosch T4 Heavy Duty akkumulátor teljesen karbantartásmentes, és előnyei közé tartozik a 20%-kal hosszabb élettartam (az ezüsttechnológiának köszönhetően), a gyors töltés lehetősége, 20%-kal nagyobb indítási teljesítmény és 10-szer nagyobb rezgésellenállás, a hagyományos akkumulátorokhoz képest. A Bosch T5 Heavy Duty Extra akkumulátorokat a nagy teljesítményigényű, gyakori töltést igénylő alkalmazásokhoz fejlesztették ki, és 30%-kal hosszabb élettartammal, 30%-kal nagyobb indítási teljesítménnyel, kivételesen gyors töltés- és kisütéslehetőséggel, 4-szeres ciklusellenállással, 10-szer nagyobb rezgésellenállással rendelkeznek a hagyományos akkumulátorokhoz képest. A Bosch TE akkumulátor (1. a kép) EFB- (szénadalék hozzáadása a lemezgyártáskor) technológiával készül, rendkívül igényes indítási körülményekhez, a töltéselfogadó képessége nagyon jó, teljesen karbantartásmentes, hosszú élettartalmú, nagy vibráció esetén is működőképes.

 


John Deere mezőgazdasági akkumulátorok (forrás:
www.deere.com)

 

A John Deere StrongBox típusjelzéssel kiváló minőségű nedves ólomsavas akkumulátorokat kínál mezőgazdasági gépekhez (2. kép). Ide tartozik a JD StrongBox Wet akkumulátorcsalád is, amelyet úgy terveztek, hogy megfeleljen a John Deere-berendezések által támasztott magas követelményeknek. A JD StrongBox ST akkumulátorok ezüsttechnológiával ötvözött rácsot tartalmaznak, és hosszabb élettartammal, gyorsabb akkumulátortöltési lehetőséggel, nagyobb indítóárammal, jobb vibráció-ellenállással rendelkeznek. A JD StrongBox MowPro akkumulátorcsalád prémium tulajdonságokkal rendelkezik, és kifejezetten arra tervezték, hogy megbízható indítási teljesítményt biztosítson a mezőgazdasági berendezésekben. A JD Performance akkumulátorok alacsony árfekvésűek, és megfelelnek olyan alkalmazásoknak, amelyek nem igénylik a StrongBox akkumulátorok exkluzív technológiáját.

 

Ólomsavas, száraz akkumulátor

A nedves (folyadékos) ólomsavas akkumulátor legnagyobb hátrányát a folyékony kénsav-víz elektrolit alkalmazása jelenti. Az ólomsavas akkumulátor alapműködését megtartva kétféle száraz elektrolitos akkumulátortípus alakult ki, az AGM (Absorbent Glass Mat) és a GEL (géles). Az AGM-ben a folyékony elektrolitot egy speciális abszorbeáló üvegszövetbe itatják fel, a GEL-ben a savat szilícium-dioxiddal keverik, és az így keletkezett gélt viszik fel az elektródok közötti üvegszövetre. Az AGM-akkumulátorokat a StartStop rendszerrel ellátott személygépkocsiknál alkalmazzák nagy mennyiségben. Az ólomsavas száraz akkumulátorok előnye a szilárd elektrolit alkalmazása mellett, hogy karbantartásmentesek, elviselik a gyakori nagy áramú töltést-kisütést, vibrációállók, élettartalmuk többszörös. Előnyös tulajdonságai miatt a mezőgazdasági erőgépeknél is terjedőben van az AGM-akkumulátorok használata. Az OPTIMA cég AGM-rendszerű ólomsavas száraz akkumulátort spirálelektróda kialakítással készít (3. kép). A „spirálcell” technológiával készült akkumulátor előnyei a hagyományos laposhoz képest: háromszor hosszabb élettartam, 15-ször rezgésállóbb, karbantartásmentes, nagy töltési és indítási teljesítménnyel rendelkezik.

 


3. kép. OPTIMA „Spirál Cell” ólomsavas száraz akkumulátor: 1. biztonsági szelep, 2. műanyag ház, 3. spirálcella, 4. elektród, 5. abszorbens üvegszövet, 6. cellahíd (forrás:
www.optimabatteries.com)


4. kép. Lítiumion-akkumulátor 12V-os, 300 Ah-ás, CCA 3000 A-es kivitel: a) méretek mm-ben, b) a 3,2 V, 5 Ah LiFePO4 alapegységek elhelyezése (forrás: www.lithiumion-batteries.com)

 

Lítiumion-akkumulátor

A lítiumion-akkumulátorok sok kedvező tulajdonsággal rendelkeznek, például tömegegységre vetítve legnagyobb a kapacitásuk és a cellafeszültségük is (felépítéstől függően 3,2-3,8 V), nem rendelkeznek memóriaeffektussal, sem kristályosodási folyamattal, töltési hatásfokuk jó (90-96%), élettartalmuk magas (több mint 12 év) stb. A mezőgazdasági gépek villamosításának kezdetével nagy jövő vár a lítiumakkumulátorok alkalmazására (4. kép). A kisfeszültségű, 12 V-os egységek a dízelmotor indítása, a fedélzeti fogyasztók kiszolgálása mellett az enyhe hibridhajtás kiszolgálását is el tudják látni, a nagyfeszültségű, 400-700 V-os lítiumion-akkumulátorok pedig a nagy teljesítményű erőgépek villamosenergia-tároló egységei lesznek.

Dr. Varga Vilmos

SZIE, Gépészmérnöki Kar, Járműtechnika Tanszék, Gödöllő

AGM akkumulátor Bosch elektromos rendszer erőgép GEL John Deere kapacitás lítiumakkumulátor lítiumion mezőgazdasági gép nedves ólomsavas StrongBox tárolóképesség villamoshajtású