Trakčná batéria je kľúčovou súčasťou moderných elektropohonov, od elektromobilov až po invalidné vozíky. Tento článok sa zameriava na princíp fungovania trakčných batérií, ich rôzne typy a využitie v rôznych aplikáciách, s dôrazom na ich význam v hybridných a elektrických vozidlách.
Úvod do Trakčných Batérií
Trakčná batéria je prenosný zdroj elektrickej energie, použiteľný všade tam, kde nie je možné napájať elektrické spotrebiče z bežnej siete. Jednoducho povedané, každý akumulátor (aj trakčný) je zariadenie na akumuláciu elektrickej energie. Pri vybíjaní premieňa chemickú energiu na elektrickú a pri nabíjaní naopak. Všetky známe typy viacúčelových batérií fungujú na rovnakom princípe. Na rozdiel od autobatérií, ktoré sú určené na krátkodobé, ale intenzívne štarty motora, trakčné batérie sú navrhnuté pre opakované hlboké vybíjanie a nabíjanie, čo im zabezpečuje dlhú životnosť.
Rozdiel medzi Trakčnými Batériami a Autobatériami
Hoci sa trakčná batéria navonok nelíši od najznámejšieho typu batérie, autobatérie, vo vnútri batérie je však zásadný konštrukčný rozdiel, ktorý robí z trakčnej batérie úplne inak využiteľný zdroj energie. Bežná autobatéria má dva hlavné účely. Prvým je štartovanie motora, pri ktorom sa spotrebuje len zlomok uloženej energie. Autobatéria je navrhnutá tak, aby vždy v jednom krátkom okamihu (štart motora = vysoký odber prúdu) dodala maximálny výkon a následne túto energiu doplnila pomocou alternátora. V tomto ohľade je trakčná batéria presným opakom a slúži takmer výlučne na jeden účel. Vo všeobecnosti platí, že každý olovený akumulátor trpí opakovaným hlbokým vybíjaním, ale iba trakčné akumulátory sú navrhnuté tak, aby tomuto javu čo najlepšie odolávali.
Typy Trakčných Batérií
Existujú rôzne typy trakčných batérií, ktoré sa líšia svojou konštrukciou a vlastnosťami:
- Zaplavené trakčné batérie: Ide o verziu s kvapalným elektrolytom (roztok kyseliny sírovej a vody).
- GEL trakčné batérie: Gélové batérie sú najvýkonnejším typom trakčných batérií, majú najdlhšiu životnosť, ale sú aj najchúlostivejšie. Táto chúlostivosť je však spojená so správnym typom nabíjačky. Pravidlom je plne nabiť a nie prebíjať.
- Lítiovo-iónové (Li-Ion) batérie: Tieto batérie sa stali štandardom v elektromobiloch a hybridných vozidlách vďaka ich vysokej energetickej hustote, nízkej hmotnosti a dlhej životnosti. Batérie LFP nájdete v základných modeloch, ako napríklad EX30 Single Motor, sú ekologickejšie, lacnejšie a stabilnejšie.
Princíp Fungovania Trakčných Batérií
Trakčné batérie fungujú na princípe elektrochemickej reakcie. Pri vybíjaní batérie dochádza k premene chemickej energie na elektrickú, čo umožňuje napájanie elektromotora. Pri nabíjaní sa proces obracia a elektrická energia sa ukladá späť do batérie vo forme chemickej energie.
Prečítajte si tiež: Parametre trakčnej batérie
Časti trakčnej batérie
Trakčná batéria pozostáva z tisícok lítium-iónových článkov, ktoré sú zoskupené do modulov a uložené v puzdre v podlahe vozidla.
Elektromotor
Elektromotor je kľúčovým komponentom pohonu elektromobilu. Volvo ponúka tri základné konfigurácie elektromotorov, ktoré sa líšia výkonom, pohonom aj cenou:
- Single Motor - jeden elektromotor, najčastejšie umiestnený na zadnej náprave. Predstavuje úsporné a ľahšie riešenie vhodné najmä na mestské trasy.
- Twin Motor - dva elektromotory, jeden vpredu a druhý vzadu, zabezpečujú pohon všetkých kolies (AWD). Vďaka tomu zvyšujú trakciu, stabilitu a celkový výkon.
- Twin Performance - výkonnostná verzia pohonu Twin Motor, určená pre tých, ktorí preferujú športovejšiu jazdu.
Menič (invertor)
Menič (invertor) premieňa jednosmerný prúd (DC) z batérie na striedavý (AC), ktorý potrebujete pre chod elektromotora. Moderné meniče vo vozidlách Volvo podporujú aj obojsmerný tok energie, čo znamená, že dokážu energiu zo siete nielen prijímať, ale aj odovzdávať späť - napríklad na napájanie domácnosti, iného vozidla alebo prostredníctvom systému Volvo Wallbox.
Chladiaci systém
Batéria v elektromobile potrebuje správnu teplotu, aby fungovala spoľahlivo a bezpečne. Volvo preto využíva uzatvorený chladiaci systém, ktorý automaticky reguluje teplotu batérie - či už auto stojí, jazdí alebo sa nabíja. Ak je vonku príliš chladno, batéria sa zahreje. Ak je horúco, systém ju ochladí. Súčasťou systému je špeciálna chladiaca doska (cooling plate), cez ktorú prúdi chladivo a odvádza z batérie prebytočné teplo. Umožňuje tiež tzv. temperovanie (predohrev alebo predchladenie batérie) pred rýchlym nabíjaním. Celý systém sledujú citlivé senzory, ktoré neustále kontrolujú teplotu aj stav batérie. Ak zistia problém, automaticky vás upozornia alebo spustia ochranný režim vozidla.
Rekuperácia
Pri rekuperácii slúži elektromotor ako generátor - pri spomaľovaní premieňa pohyb (kinetickú energiu) na elektrinu a tú posiela späť do batérie. Technológia vznikla v roku 2009 vo Formule 1, kde ju poznáme pod názvom KERS (Kinetic Energy Recovery System). Pôvodne slúžila na zachytávanie energie pri brzdení a jej využitie na krátke zrýchlenie počas pretekov.
Prečítajte si tiež: Trakčná batéria pre rôzne aplikácie
Trakčné Batérie v Hybridných Vozidlách
Hybridné autá sú kompromisom medzi svetmi elektromobilov a spaľovacích motorov. Z oboch si pritom odnášajú viacero pozitívnych vlastností. Prečítajte si, prečo sú také obľúbené. Hybridné technológie E-Tech sa označujú ako „sériové/paralelné hybridy“, pretože ponúkajú možnosť prevádzky na 100% elektrický pohon, hybridný pohon (elektrický + spaľovací motor) alebo iba so spaľovacím motorom. Dva elektromotory obe technológie kombinujú dva elektromotory (štartér/generátor a trakčný motor) so spaľovacím motorom na dosiahnutie optimálneho výkonu. Plug-in hybridná technológia zahŕňa navyše ďalší elektromotor na zadnej náprave, ktorý poskytuje ešte pohodlnejší a dynamickejší zážitok z jazdy.
Funkcie hybridných vozidiel:
- Dynamika podobná elektromobilom: Hlavnou úlohou elektromotorov v hybridoch je pomoc spaľovaciemu motoru. Špeciálne skonštruované prevodovky dokážu spojiť krútiaci moment spaľovacieho motora a elektromotora, vďaka čomu môže mať auto až o desiatky kW vyšší špičkový výkon než iba so spaľovacím motorom. Elektromotor týmto spôsobom dokáže tiež vyrovnať (a teda zlepšiť) priebeh krútiaceho momentu a výkonu celého pohonu. Spaľovacím motorom totiž rastie krútiaci moment a výkon spolu s otáčkami - skrátka čím vyššie otáčky, tým vyšší výkon (až po určitý prah). Elektromotory majú rozdielnu charakteristiku a plný krútiaci moment dosahujú, už keď sa motor začína roztáčať - prakticky od nuly. To je dôvod, prečo majú hybridné autá takú dobrú dynamiku blížiacu sa elektromobilom. Rozdiel pocítite pri bežnom rozbiehaní, pri rozbiehaní s plne naloženým autom, ale napríklad aj pri jazdách do kopca. Takže ak bývate v hornatom kraji, hybrid (prípadne elektromobil) je pre vás určite lepšou voľbou ako auto vybavené iba spaľovacím motorom.
- Nižšia spotreba paliva: Prítomnosť elektromotora v hybridných autách dokáže tiež citeľne znížiť spotrebu paliva spaľovacieho motora. Najvyššiu spotrebu má benzínový či naftový motor práve pri zrýchľovaní alebo pri vysokej záťaži. Skrátka vyšší výkon vyžaduje viac paliva (odniekiaľ tie kone, resp. kilowatty musíte získať). Hybridy potom môžu „zožrať“ pokojne aj o 20 % menej benzínu. Záleží, kde jazdíte a ako jazdíte (v meste môže byť spotreba ešte nižšia, prípadne môžete jazdiť čisto na elektrinu). Ak chcete spotrebu hybridu znížiť, využite odporúčania platné pre spaľovacie motory (rozbiehať sa opatrne, nejazdiť spôsobom brzda - plyn atď.). Pri hybridoch však platia aj ďalšie zásady. Prvou je, že by ste mali čo najviac využívať rekuperáciu. Moderné autá s hybridným pohonom vám totiž umožnia nastaviť jej úroveň - a ak ju nastavíte na nízku, auto nebude pri pustení akcelerátora (plynu) brzdiť motorom tak prudko, no zároveň vyrobíte menej elektriny na dobitie batérie. Pri rekuperácii na maximum sa batéria nabije omnoho viac a budete mať k dispozícii viac elektriny na pomoc spaľovaciemu motoru (teda aj nižšiu spotrebu). Druhá zásada platí pre plug-in hybridy, ktoré môžete nabíjať cez kábel podobne ako elektromobily. Práve čo najväčším nabitím znížite ich spotrebu. Ak teda môžete, vyrážajte vždy s plne nabitou trakčnou batériou (najmä na dlhšie cesty).
- Prevádzka aj bez hluku a splodín: Veľkou výhodou hybridných áut je, že dokážu jazdiť čisto na elektrinu. Teda, ak nepočítame tzv. mild-hybridy, kde spaľovaciemu motoru často pomáha alternátor v úlohe slabšieho elektromotora (ktorý je navyše napájaný z veľmi malej batérie). „Bežné“ hybridy, označované aj ako HEV (hybrid electric vehicle), dokážu čisto na elektrinu prejsť niekoľko kilometrov. Dôvodom je pomerne malá kapacita trakčnej batérie, väčšinou je to do 2 kWh (elektromobily mávajú desiatky kWh). Často teda fungujú s naštartovaným spaľovacím motorom, ktorému elektromotor pomáha (hoci na rozdiel od spomínaného mild-hybridu veľmi výrazne). Iná situácia nastáva v prípade plug-in hybridov. Ich trakčná batéria má násobne vyššiu kapacitu, väčšinou je to od 9 do 15 kWh. Znamená to, že plug-in hybrid prejde čisto na elektrinu desiatky kilometrov. Aké výhody to má v praxi? Že plug-in hybrid sa vtedy správa ako elektromobil. Je úplne tichý, neprodukuje žiadne škodliviny a spotrebúva iba elektrinu, ani kvapku benzínu. To je ideálne pre mestské autá ako kompakty, mestské SUV a pod.
Rôzne trakčné režimy E-Tech hybridná motorizácia:
E-Tech hybridná motorizácia sa skladá z dvoch primárnych hnacích motorov (spaľovací motor a elektromotor), ktoré sa striedajú alebo pracujú súčasne a poháňajú vozidlo. Zoznámte sa s rôznymi režimami pohonu:
- Pri rozjazde poháňa kolesá iba elektromotor, a preto sa nespotrebuje žiadne palivo.
- Pri dynamickej jazde podporuje elektromotor spaľovací motor, ktorý udržuje výkon. Oba motory spolupracujú a zvyšujú výkon vozidla.
- V niektorých prípadoch, keď je stav trakčnej batérie nízky, pracujú oba motory súčasne, ale kolesá poháňa iba elektromotor. V tomto konkrétnom prípade sa aktivuje spaľovací motor, aby optimalizoval celkovú spotrebu a dobíjal batériu. Ide o tzv. sériovú hybridnú prevádzku.
- Ak je v prevádzke iba spaľovací motor, využíva sa pri optimálnych otáčkach na pohon vozidla a na dobíjanie akumulátora. Celková spotreba vozidla sa optimalizuje a navyše sa ukladá energia, aby bolo možné pokračovať v jazde na elektrinu. S funkciou E-Drive môžete znížiť spotrebu paliva. Využíva spaľovací motor ako generátor pre maximalizáciu energetickej účinnosti.
Dobíjanie
Full hybridnú technológiu E-Tech nie je potrebné nabíjať z externých zdrojov. Ich batérie sa automaticky dobíjajú počas jazdy pomocou rekuperačného brzdenia, čím sa optimalizuje spotreba paliva a uľahčuje každodenný život. Zároveň rekuperačné brzdenie má pozitívny vplyv napríklad na životnosť brzdových doštičiek alebo samotných pneumatík. Naše E-Tech plug-in hybridné motorizácie využívajú podobnú technológiu ako naše modely s full hybridnou motorizáciou E-Tech. Rozdiel spočíva vo vyššej kapacite batérie, možnosti nabíjania z externého zdroja, napríklad z elektrickej zásuvky (preto sa používa termín „plug-in“) a v pridaní druhého elektromotora.
Využitie Trakčných Batérií
Trakčné batérie nachádzajú svoje uplatnenie v rôznych oblastiach:
- Elektromobily a hybridné vozidlá: Pohon osobných a nákladných vozidiel.
- Solárne systémy: Ukladanie energie vyrobenej solárnymi panelmi.
- Mobilné dopravné riadiace systémy: Napájanie semaforov a iných riadiacich zariadení.
- Invalidné vozíky: Zabezpečenie mobility pre osoby so zdravotným postihnutím.
- Elektrické bicykle a skútre: Pohon pre ekologickú dopravu.
- Záložné zdroje energie: Poskytovanie energie v prípade výpadku prúdu.
Nabíjanie Trakčných Batérií
Nabíjanie trakčných batérií je kľúčové pre ich efektívne využitie. Existujú rôzne spôsoby nabíjania, vrátane:
Prečítajte si tiež: Energy Bull pre voľný čas
- Domáce nabíjanie: Prostredníctvom štandardnej elektrickej zásuvky alebo wallboxu.
- Verejné nabíjacie stanice: Rýchlonabíjacie stanice pre elektromobily.
- Rekuperačné brzdenie: Dobíjanie batérie počas jazdy pri spomaľovaní alebo brzdení.
Najpohodlnejšie je nabíjať elektromobil doma cez vlastný Volvo wallbox, ktorý ponúka výkon až 22 kW. Podporuje aj smart funkcie ako vzdialené riadenie či sledovanie spotreby. Ak sa však ponáhľate, oceníte rýchlosť verejných DC nabíjačiek - napríklad model EX90 zvládne dobiť batériu z 10 % na 80 % približne za 30 minút.
Príklady využitia trakčných batérii
S vylepšením vzhľadu a technológií Škoda Enyaq pokračuje vo svojej úspešnej ceste, aby obhájila svoje miesto medzi najpredávanejšími elektromobilmi v Európe. Škoda Enyaq prešla modernizáciou v oblasti dizajnu či technológií. V Európe patrí k favoritom, v roku 2024 sa modelový rad (SUV a Coupé) umiestnil na tretej pozícii v predaji elektromobilov. Mladoboleslavská značka teda stavia na pevných základoch a teraz toto auto ešte vylepšila.
Ako prvé si všimnete vzhľad, zmenila sa predná časť, ktorá teraz využíva prvky dizajnového jazyku Modern Solid. Predná maska Tech-Deck Face v sebe decentne ukrýva radar a parkovaciu kameru a prispela tiež k zlepšeniu aerodynamiky, čo sa zasa odrazilo na zvýšení dojazdu. SUV dosahuje koeficient odporu vzduchu od 0,245 oproti hodnote 0,256 pri predchádzajúcom modeli. Coupé ide v tom ohľade ešte ďalej, koeficient odporu vzduchu začína na 0,225 v porovnaní s predchádzajúcou hodnotou 0,234. Práve toto prevedenie Enyaqu vo verzii 85 (s väčšou z ponúkaných batérií) prejde na nabitie najdlhšiu vzdialenosť, podľa WLTP do 591 kilometrov.
Zmenila sa aj základná výbava, ktorá je teraz bohatšia. Zahŕňa vyhrievané sedadlá a volant, automatickú trojzónovú klimatizáciu, monitorovanie mŕtveho uhla, prediktívny tempomat a funkciu automatického odomykania, ktorú Škoda vylepšila. Enyaq sa teraz odomkne, ak sa s kľúčom priblížite k autu do vzdialenosti 1,5 m a zamkne, ak sa vzdialite na viac ako 2,5 m. Rozdiel oproti tomu ako to bolo v minulosti je to, že bolo nutné siahnuť na kľučku. Úplnou novinkou je parkovanie na diaľku a uložený parkovací manéver či obojsmerné nabíjanie (V2H), ktoré však bude dostupné až neskôr. Ide o to, že trakčná batéria elektromobilu bude môcť slúžiť ako doplnkový zdroj energie pre domácnosť.
Aktuálne si zákazníci môžu vyberať z dvoch veľkostí batérie a troch výkonnostných prevedení:
- Enyaq 60 (SUV/Coupé)
- Dojazd (km): 434 SUV/443 Coupé
- Kapacita batérie: (brutto/netto) 63/59 kWh
- Doba nabíjania (min.)(10 % - 80 %): 24
- Max. nabíjací výkon (kW): 165
- Výkon (kW): 150
- Maximálna rýchlosť(km/h): 160
- Zrýchlenie (s)(0-100 km/h): 8,1
- Pohon: Pohon zadných kolies
- Enyaq 85 (SUV/Coupé)
- Dojazd (km): 581 SUV/ 591 Coupé
- Kapacita batérie: (brutto/netto) 82/77 kWh
- Doba nabíjania (min.)(10 % - 80 %): 28
- Max. nabíjací výkon (kW): 135
- Výkon (kW): 210
- Maximálna rýchlosť(km/h): 180
- Zrýchlenie (s)(0-100 km/h): 6,7
- Pohon: Pohon zadných kolies
- Enyaq 85x (SUV/Coupé)
- Dojazd (km): 544 SUV/552 Coupé
- Kapacita batérie: (brutto/netto) 82/77 kWh
- Doba nabíjania (min.)(10 % - 80 %): 28
- Max. nabíjací výkon (kW): 175
- Výkon (kW): 210
- Maximálna rýchlosť(km/h): 180
- Zrýchlenie (s)(0-100 km/h): 6,7
- Pohon: Pohon všetkých kolies
tags: #trakcna #bateria #pre #elektropohon