Mielenkiintoinen keskusteluketju.
Aika vähän lithiumakkuja tunnen, mutta sen verran kuitenkin, että lithiumakku, lithium-ioniakku ja lithium rautafosfaattiakku ovat kaikki eri asioita. Lithium-ioni akussa ei ole lithiumia kuin vähän elektrolyyttinä. Ilthium-rautafosfaatti akussa on tuo nimensä antava materiaali katodi-elktrodissa. Se siitä viisastelusta.
LiFePo akulle on ominaista, että se tuhoutuu pääasiassa kahdella oivallisella menetelmällä.
1. Varatessa toistuvasti täyteen, tai yli ladatessa vähänkin.
2. Purettaessa tyhjäksi toistuvasti, tai jätettäessä tyhjäksi purettuna varaamatta vain pariksikin tunniksi.
Huolellisiahan me kaikki olemme, eikö niin. On kuitenkin mielestäni kummallista, että ajoneuvoon, johon on tarkoitettu lyijyakku, asennetaan kokonaan eri tavoin toimiva patteri ilman, että uusitaan myös latauslaitteisto patterille sopivaksi.
Akkuvalmistajat haluavat tehdä kauppaa ja ovat tehneet LiFePo akun mahdollisimman yhteensopivaksi lyijyakun korvaajaksi luottaen siihen, että akku ei tiedä: mistä sähkö on lähtöisin kun se siihen ladataan.
Lyijyakulle tehdään latauslaite, joka antaa tyypillisesti ja paras ollessaan 14,4 V, eikä sitten enempää. Se säädetään, silloin kun se hyvä on, referenssidiodilla tuohon arvoon. LiFePo akun kennon nimellisjännite on 3,3 V. Mikä lieneekään sen lataus-purkaus käyrä, eli mikä lienee kennon jännite täyteen varattuna/tyhjäksi purettuna? Lyijyakun 14,4 jaettuna 3,3:lla antaa päättymättömän desimaaliluvun 4,36... eli mikään kennoluku ei tee siitä 14,4 V:n akkua. Tähän perään kuitenkin heti myönnän auliisti tietojeni kapeuden. Saattaa olla, että valmistajan antama tieto 14,4 V:n jännitteen sopivuudesta vastaa LiFePo akun täyttä jännitettä. Silti hiukan epäilen sitä markkinamiesten taikatempuksi.
Kun näitä lataussäätimiä on moottoripyörissä aika kummalisiakin viritelmiä, sopii myös epäillä sitä latausjännitteen sopivuutta. Ainakin kolmea päätyyppiä latausjärjestelmiä on vilahdellut:
1. Vaihtovirtageneraattori sähkömagneettiroottorilla. Vaihtovirta otetaan kolmivaiheisena staattorilta ja sen jännite säädetään roottorin magnetointia säätämällä.
2, Vaihtovirtageneraattori kestomagneettiroottorilla. Vaihtovirta otetaan staattorilta yksi-, kaksi- tai kolmivaiheisena ja sen säätö tehdään jälkeenpäin sarjasäätäjällä. Maksimivirta rajoitetaan mitoittamalla staattorin rautasydän riittävän pieneksi.
3. Sama kuin 2, mutta sarjasäätäjä ei säädä vaan katkoo. Vaihtojännitteestä otetaan tasasuunnattuja puolijaksoja pois niin tiheään, että lopputuloksena on pitkäaikaiselta tehollisarvoltaan 14,4 V.
Varsinkin tämä viimeinen generaattori+säätäjämalli epäilyttää LiFePo akun ja kaikkien sen serkkujen kanssa käytettäväksi. Koska akku tuhoutuu ylilatauksella, sille ei saisi tuoda mitään ylijännitettä.
Katkojatyyppinen sarjasäätäjä toimii niin, että sen läpi pääsee täydellä jännitteellä niin monta puolijaksoa yksi-, kaksi- tai kolmivaihe tasasuunnattua generaattorin tuotosta kuin tarvitaan kulloisenkin kuormituksen vaatimuksen mukaan siihen, että tehollisarvo on 14,4 V. Kun akku on täysi, on silti paljon kuormittavia laitteita, joita ruokitaan laturilla. Jännite pyrkii siis laskemaan, jolloin pulsseja täydellä jännitteellä tulee tarpeeseen nähden lisää riittävästi. Pitkäaikaisen tehollisarvon tekee akku. Se saa silti koko ajan yksittäisiä pulsseja suurella jännitteellä. Näitä pulsseja ei näe yleismittarilla akun navoista. Oskilloskoopillakin niitä näkee vain matalana jäänteenä, rippelinä, akun sisävastuksesta johtuen. Jos akun sisävastus on 10 milliohmia ja latausvirta hekellisten pulssien kohdalla 10 A, rippelin amplitudi olisi 100 mV, eli 0,1 V. Todellisuudessa pulssien jännite on hyvin korkea, huippuarvoltaan yli 100 V. Koska tehollisarvon tekee akku voi mieleen juolahtaa irrottaa akku moottorin käydessä ja mitata siten pulssien amplitudi. Se olisi katastrofaalinen virhe. Herkkä elektroniikka saisi sadan voltin shokin ja päästäisi savut pois monesta paikasta. Samasta syystä lienee selvää, että akku ei saa räpsyä löysistä navoistaan käytön aikana myöskään tahattomasti.
Tehollisarvon tasoittaminen voidaan tehdä myös induktanssilla, rautasydämisellä käämillä, joka on sarjassa ulkovirtapiirin kanssa. Kuten sähköopista muistamme: induktanssi vastustaa virran nousua ja laskua. Se siis varaa sähköä magneettikenttään kun virta nousee ja antaa sitä takaisin magneettikentästä kun virta laskee. Lopputuloksen virta on tasainen. Helpoiten se käy niin, että generaattorin käämit jaetaan kahtia ja vuorottain tasasuunnataan puolijaksot diodilla toisesta ja toisesta. Tällöin gegeraattorin käämi ja rautasydän toimivat tarvittavana induktanssina. Valitettavasti niin ei aina ole tehty vaan tällaisella säätäjällä on korvattu rinnakkaissäätäjä regulaattori. Silloin tasasuuntaajasillan diodit ovat esteenä generaattorin induktanssin hyödyntämiselle. Ratkaisuna olisi erillinen induktanssikäämi+rautasydän. Se olisi n. kaljapurkin kokoinen ja siinä olisi painoa sen verran mitä hyödyttiin lyijyakun korvaavalla LiFePo akulla.
Kestomagneettigeneraattori ja rinnakkaissäätäjä, l. regulaattori, ohittavat tämän ylijännitemahdollisuuden, mutta sillä on tehon suhteen rajoituksensa, koska se hukkaa ylimääräisen sähkön lämmöksi, jonka kanssa se on toisinaan vähän pääsemättömissä.
Näistä syistä paras on magnetoinnin puolelta säädetty generaattori. Se antaa aina kelpo tasavirtaa kelpo jännitteellä.
Tarkkana pitää siis olla. Akkuvalmistaja ja -myyjä eivät voi tietää latausjärjestelmän mallia ja tyyppiä ja toimintaperiaatetta sanoessaan, "tämä on lyijyakun suoraan korvaava."
