Energia elektryczna na postoju przydaje się w wielu sytuacjach. Podczas gdy korzystanie z prądu zgromadzonego w akumulatorze rozruchowym może skutkować problemami z odpaleniem silnika, wielu kierowcom przydałaby się alternatywa. Wożenie ze sobą dodatkowego akumulatora w bagażniku jest jakimś wyjściem, jednak wiąże się z pewnymi komplikacjami. Rynek akcesoriów samochodowych oferuje rozwiązanie takiego problemu.

Po co dodatkowy akumulator w samochodzie?

Drugi akumulator w samochodzie stosowany jest przeważnie w celu korzystania z energii elektrycznej w trakcie postoju, bez ryzyka rozładowania akumulatora rozruchowego. Najczęściej dodatkowe akumulatory są stosowane w szeroko pojętej grupie pojazdów specjalnych. Znajdą one zastosowanie w takich samochodach jak: mobilny warsztat, samochody serwisowe, kampery, samochody terenowe i wiele więcej. Dzięki zastosowaniu instalacji dwóch akumulatorów użytkownik ma możliwość przeprowadzić prace serwisowe, skorzystać z dodatkowego oświetlenia czy naładować elektronikę przy wyłączonym silniku, bez strachu o stan akumulatora.

Instalacja drugiego akumulatora w samochodzie – co jest potrzebne?

Ładowanie dodatkowego akumulatora może odbywać się na dwa sposoby. Jednym z nich jest mała instalacja fotowoltaiczna na dachu samochodu. Posiada ona wiele zalet, jednak nie jest rozwiązaniem idealnym. Po pierwsze, korzystanie z paneli słonecznych ogranicza miejsce na dachu, które często w pojazdach specjalnych używane jest na zamontowanie bagażnika dachowego. Po drugie panele słoneczne na dachu wymagają dużo bardziej skomplikowanej, a co za tym idzie droższej instalacji niż rozwiązanie opisywane w tym artykule. Podłączenie drugiego akumulatora do alternatora nie jest tak skomplikowane, wymaga mniej sprzętu, a co za tym idzie, zajmuje mniej miejsca. Absolutnym minimum do wykonania takiej instalacji są:

• separator ładowania akumulatorów,
• przewody elektryczne o odpowiednim przekroju,
• akumulator odporny na głębokie rozładowanie.

Ponadto w ramach instalacji można użyć kilka dodatkowych urządzeń, które usprawnią oraz wydłużą działanie systemu. Są to między innymi:

• ładowarka DC / DC do akumulatora,
• urządzenie chroniące akumulator przed nadmiernym rozładowaniem.

Na koniec, zależnie od zapotrzebowania potrzebne będą gniazdka 12V, gniazdka USB, skrzynka bezpieczników czy przetwornica napięcia.

Jak dobrać podzespoły do montażu drugiego akumulatora w samochodzie?

Instalacja hotelowego akumulatora w samochodzie jest stosunkowo prostym zadaniem, jednak wymaga zwrócenia uwagi na kilka ważnych aspektów. Pierwsze ważne decyzje należy podjąć już podczas zakupów. Zależnie od przeznaczenia projektowanej instalacji należy odpowiednio dobrać przewody elektryczne, typ oraz pojemność akumulatora, rodzaj separatora akumulatorów, a także dodatkowe akcesoria.

Jaki typ akumulatora zastosować jako dodatkowy magazyn energii?

Do zastosowań wymienionych w pierwszym akapicie zalecane jest zastosowanie jednego z czterech typów akumulatorów. Każdy z nich ma odmienną specyfikę pracy oraz wymagają one różnych sposobów ładowania. Wytrzymałość akumulatora określa się liczbą cykli pracy, jakie oferuje. Ilość tych cykli zależna jest od budowy akumulatora oraz od głębokości rozładowania – im głębsze rozładowanie akumulatora, tym mniej cykli wytrzyma.

• Akumulator głębokiego rozładowania – jest to akumulator z elektrolitem płynnym, tak jak akumulator rozruchowy z tą różnicą, że akumulator głębokiego rozładowania wyposażony jest w mniejszą liczbę, ale grubszych płytek ołowianych. Takie rozwiązanie umożliwia uzyskanie większej mocy przez dłuższy czas niż z akumulatora rozruchowego. Akumulatory tego typu mogą być ładowane bezpośrednio z alternatora oraz oferują około 1200 cykli pracy. Cykle pracy tego akumulatora powinny być płytsze niż żelowych, agm czy LiFePO4, a więc najlepiej sprawdzi się on w samochodach, które poruszają się codziennie.
• Akumulator żelowy – w tym akumulatorze elektrolit jest o konsystencji żelu. Dzięki temu jest on bardziej odporny na głębokie rozładowywanie i nie wymaga obsługi.  Wadą tych akumulatorów jest brak odporności na oddawanie dużego prądu w krótkim czasie np. przez przetwornicę. W żelu pojawiają się wówczas bąbelki gazu, które ograniczają sprawność akumulatora i mogą doprowadzić do jego zniszczenia. Aby zapewnić długi okres eksploatacji, do ładowania akumulatorów żelowych zalecane są specjalne ładowarki. Prawidłowo eksploatowany akumulator tego typu w najlepszym wypadku wytrzyma około 800 cykli.
• Akumulator AGM – taki akumulator wyposażony jest w maty, które są nasączone elektrolitem. Takie rozwiązanie gwarantuje bezobsługowość oraz wysokie bezpieczeństwo zastosowania. Ważne jest, podobnie jak w przypadku akumulatorów żelowych, aby ładowanie odbywało się przy użyciu odpowiedniego natężenia oraz napięcia prądu przy pomocy ładowarki. Przewagą akumulatorów agm nad żelowymi jest odporność na pobieranie z nich dużych ilości prądu w krótkim czasie. Najwyższej klasy akumulatory AGM, które nie będą rozładowywane poniżej 50%, oferują nawet 2500 cyki pracy.
• Akumulator LiFePO4 – w tym przypadku mamy do czynienia z pewną rewolucją. Masa akumulatora tego typu jest równa 1/3 masy akumulatora żelowego czy 1/2 masy akumulatora z płynnym elektrolitem o takiej samej deklarowanej pojemności. Kolejną przewagą tych baterii jest liczba cykli pracy. Akumulatory LiFePO4 rozładowywane do 20% pojemności są w stanie wytrzymać aż 3500 cykli do 6000 cykli przy rozładowywaniu jedynie 50% pojemności podczas jednego cyklu.

Jaka powinna być pojemność dodatkowego akumulatora?

Aby prawidłowo dobrać pojemność akumulatora do swoich potrzeb, należy wykonać kilka prostych działań matematycznych. Przez ten proces pomagają przejść specjaliści z polskiej firmy produkującej akumulatory AutoPart.

Krok 1 – Sprawdź urządzenia, których będziesz używał

Sprawdź pobór mocy urządzeń, z których chcesz korzystać. Skorzystaj z dołączonych instrukcji lub sprawdź w opisach, np. na tabliczkach znamionowych umieszczonych na urządzeniach, a raczej gdzieś pod nimi, w mało widocznym miejscu. Dla przykładu przyjmiemy, że nasze urządzenie ma moc 120 watów [W].

Krok 2 – Jak długo chcesz pracować na akumulatorze?

Określ, ile godzin urządzenie powinno działać – jak długo będzie Ci potrzebne, zanim konieczne będzie doładowanie akumulatora. W naszym przykładzie przyjmiemy, że chcesz go używać przez 5 godzin [h].

Krok 3 – Podstawiamy dane do wzoru

Pojemność akumulatora, którą chcesz wyliczyć, podajemy w amperogodzinach [Ah] – konieczne jest, zatem przeliczenie 120 watów [W] na wolty [V], a następnie ich zamiana na ampery.
Korzystamy ze wzoru: I = P ÷ U gdzie
“I” to prąd w amperach[A],
“P” moc w watach [W],
“U” napięcie w woltach [V].
Zakładamy, że używamy instalacji 12V.
WYNIK:
I = 120W ÷ 12V = 10A
Wiemy, że będziemy pobierali prąd 10A i chcemy to robić przez 5 godzin.
Obliczamy pojemność akumulatora C e w amperogodzinach [Ah]:
C e = prąd x czas x współczynnik bezpieczeństwa
Współczynnik bezpieczeństwa jest potrzebny po to, by po wielu miesiącach użytkowania akumulatora i jego zużyciu, dalej można było go użytkować.
Współczynnik bezpieczeństwa wynosi 1,6 i jest stały dla wszystkich pojemności.
C e = 10A x 5h x 1,6 = 80Ah
WNIOSEK:​
Potrzebujemy akumulatora o pojemności 90Ah.

W tym miejscu warto przypomnieć, że rozładowywanie akumulatora ze 100% jego pojemności znacząco skraca jego żywotność. W takim wypadku skorzystanie ze współczynnika proponowanego przez specjalistów AutoPart zapewnia nam, że regularnie korzystać będziemy jedynie z około 60% jego pojemności. Zapas pojemności na poziomie 40% zagwarantuje nam, że akumulator wytrzyma nawet dwukrotnie dłużej niż akumulator rozładowywany do 0%.

Korzystanie z ładowania dodatkowego akumulatora przez alternator posiada także pewne ograniczenia dotyczące jego maksymalnej pojemności. O ile w przypadku pojemności do 100Ah wystarczą alternatory o nominalnym natężeniu rzędu 90 – 100 A to większe akumulatory wymagały będą alternatora zapewniającego prąd o natężeniu nawet 150A.

Jakie kable wybrać do podłączenia dodatkowego akumulatora?

Skuteczne ładowanie dodatkowego akumulatora jest możliwe wyłącznie przy odpowiednim natężeniu prądu z alternatora. Jeżeli alternator zdradza objawy zużycia, to zaleca się jego wymianę lub regenerację przed założeniem drugiego akumulatora. Kolejnym ważnym czynnikiem zapewniającym odpowiednie natężenie prądu płynące do akumulatora, jest prawidłowy przekrój miedzianego przewodu zasilającego oraz uziemiającego. Natężenie możliwe do przekazania kablem jest zależne od powierzchni jego przekroju oraz długości. W prawidłowym doborze kabli do systemu ładowania pomocne są darmowe internetowe kalkulatory przekroju kabla / obciążalności przewodów. Aby zapewnić prąd ładowania, który skutecznie naładuje akumulator, warto zastosować kabel z odrobinę większym przekrojem niż obliczony za pomocą kalkulatora.

Jakie urządzenie zastosować, aby odseparować akumulatory?

Na rynku dostępne są dwa główne typy urządzeń, które umożliwiają niezależne korzystanie z energii elektrycznej zgromadzonej w akumulatorach. Są to proste separatory akumulatorów lub bardziej złożone urządzenia, jakimi są ładowarki DC / DC. Podczas gdy separator akumulatora typu przekaźnikowego jest rozwiązaniem prostym i tanim, to nie nadaje się do wszystkich zastosowań.

Kiedy zastosowanie separatora akumulatorów zda egzamin, a kiedy nie, wyjaśnia specjalista:

– Zastosowanie separatora akumulatorów np: Cyrix-ct marki Victron, jest rozwiązaniem budżetowym. Jest to zwykły stycznik, który po osiągnięciu przez układ ładowania samochodu zadanego napięcia, łączy do układu drugi akumulator. Po wyłączeniu silnika i alternatora, napięcie w układzie spadnie i separator akumulatorów się rozłączy, zapobiegając rozładowaniu akumulatora rozruchowego. Dzięki takiemu działaniu mamy pewność, że bez problemu uruchomimy silnik po postoju, w trakcie którego będziemy korzystać z prądu zgromadzonego w dodatkowym akumulatorze.
Trzeba mieć na uwadze fakt, że takie rozwiązanie może się nie sprawdzić w samochodach z inteligentnym systemem ładowania, który po naładowaniu akumulatora rozruchowego obniża napięcie w układzie. W tym momencie przekaźnik może się rozłączyć.
Dodatkową wadą takiego rozwiązania jest niebezpieczeństwo nadmiernego obciążenia, które nie jest zaprogramowane w samochodzie i pojawienie się kontrolki awarii. Dlatego też proponujemy stosowanie tego rozwiązania w starszych samochodach. Musimy też pamiętać, że separatory akumulatorów w żaden sposób nie limitują prądu ładowania, a akumulatory żelowe nie lubią dużych prądów ładowania i rozładowania, co wpływa na ich szybsze zużycie, a w skrajnych przypadkach może spowodować ich uszkodzenie. – mówi Marcin Mroziński, przedstawiciel firmy SunTrack, oficjalnego dystrybutora urządzeń marki Victron Energy.

Ładowarka DC / DC jest zaawansowanym urządzeniem, które umożliwia ładowanie drugiego akumulatora za pomocą alternatora w kontrolowanych warunkach. Zaleca się jej stosowanie szczególnie w przypadku akumulatorów żelowych czy AGM co znacznie wydłuży ich żywotność, a także w przypadku akumulatorów LiFePO4, dzięki czemu alternator nie ulegnie przeciążeniu. Taka ładowarka pomimo swoich zalet ma wadę, jaką jest cena. Kosztuje ona kilkukrotnie więcej niż separator ładowania. Zasadę działania takiej ładowarki oraz jej przewagę nad separatorem akumulatorów przedstawia ekspert:

– Zaawansowana ładowarka akumulatorów hotelowych z alternatora. Posiada kilkustopniową charakterystykę ładowania:

• Bulk (Ładowanie prądem maksymalnym). Rozpocznie się po włączeniu ładowarki. Prąd stały jest podawany do momentu osiągnięcia nominalnego napięcia akumulatora w zależności od temperatury i napięcia wejściowego. Następnie podawana jest stała moc do momentu, w którym rozpoczyna się intensywne wydzielanie gazów (odpowiednio 14,4 V lub 28,8 V, z kompensacją temperatury).
• Absorption (Ładowanie absorpcyjne). Okres ładowania absorpcyjnego zależy od okresu ładowania prądem maksymalnym (bulk). Podczas tego trybu akumulator wchłania najwięcej energii.
• Float (Ładowanie płynne) W fazie ładowania płynnego podawane jest napięcie umożliwiające utrzymanie akumulatora całkowicie naładowanego.

Nasza ładowarka Orion-TR Charger programowana jest poprzez darmową aplikację Victron Connect i smartfon z Bluetooth. Możemy w niej zaprogramować napięcia załączenia ładowarki i jej wyłączenia, co znakomicie się sprawdza w przypadku nowoczesnych samochodów z inteligentnym systemem ładowania. Zwora REMOTE umożliwi ręczne sterowanie ładowarką. A dzięki ograniczonej mocy, podłączenie akumulatora LiFePO4 nie spowoduje nadmiernego obciążenia układu ładowania samochodu, które mogłoby doprowadzić do jego uszkodzenia. – przekazuje Marcin Mroziński.

Kontrola poziomu naładowania z akumulatora – czyli jak zabezpieczyć akumulator przed nadmiernym rozładowaniem

Akcesorium, które nie jest obowiązkowe, ale może w znacznym stopniu wydłużyć życie akumulatora jest urządzenie, które ochroni go przed rozładowaniem poniżej wybranego poziomu. Przyjmuje się, że minimalne napięcie akumulatora kwasowo ołowiowego to 10,5V, z kolei akumulatora LiFePO4 to 10V. Rozładowanie akumulatora poniżej tego poziomu może doprowadzić do jego trwałego uszkodzenia. Aby nie ryzykować swoim gapiostwem wielu użytkowników takich instalacji decyduje się na montaż elektronicznego urządzenia, które kontroluje napięcie akumulatora. W przypadku spadku napięcia poniżej bezpiecznego poziomu poinformuje ono o tym użytkownika oraz odetnie zasilanie.

Na co należy zwrócić uwagę zakładając instalację drugiego akumulatora?

Ustaliliśmy już, jakie podzespoły są niezbędne i powinniście być już w stanie spersonalizować pod siebie zestaw niezbędnych części. Montaż komponentów opisywanej instalacji jest niemalże dowolny. Wszystko zależy od rodzaju samochodu, w którym taka instalacja ma pracować oraz od jego zastosowania. Jest jednak kilka elementów, na które należy zwrócić szczególną uwagę:

• Kabel zasilający (+) musi być bardzo dokładnie odizolowany od każdego potencjalnego styku z masą.
• Akumulator powinien być stabilnie przytwierdzony w miejscu montażu.
• Uziemienie separatora powinno gwarantować jak najmniejszą stratę napięcia.
• Uziemienie akumulatora rozruchowego do silnika powinno być w pełni sprawne
• Aby skutecznie ładować dodatkowy akumulator należy zadbać o dobry stan alternatora
• Każdy z odbiorników powinien być zabezpieczony odpowiednim bezpiecznikiem.