Polar Heater Oy:n akkulämmitin

Kaleva tarjosi tänään maksutonta mainontaa kahdelle yritykselle, jotka valmistavat laitteita, joilla voidaan lämmittää auton akkua, jotta akku latautuisi nopeammin talvella. Asia lieneekin niin, että lyijyakun latausominaisuudet riippuvat akun lämpötilasta, ja akun virranottokyvyn ja lämpötilan välillä on melko lineaarinen riippuvuus.

Yritykset haluavat kuitenkin antaa ymmärtää, että heti kun akun lämpötila tippuu tietyn pisteen alapuolelle, akun virranottokyky loppuu tykkänään. Näin ei kuitenkaan ole, vaan melko lineaarisen riippuvuuden vuoksi virranottokyky hiipuu asteittain. Jos akun lämpötila on -25 ºC, kemialliset reaktiot akussa tapahtuvat sen verran hitaasti, että akku ei käytännössä lataudu juuri lainkaan. Mutta jos akkua ei ole purettu, latauksellekaan ei juuri ole tarvetta.

Arctic Heatin akun kylkeen liimattavasta virityksestä kerrottiin pari vuotta sitten:

oulun1.blogspot.com/2011/02/arctic-battery-heater.html

Se on jokaisen ostajan arvioitava, onko hankinta hintansa arvoinen.

Uusi tulokas alalla on kempeleläinen Polar Heater Oy, jonka akkulämmitin eroaa Arctic Heatin viritelmästä siinä, että se toimii verkkovirralla. Lämmitinelementti asennetaan akun alle, ja termostaatin ohjaamana akun lämpötilan ei pitäisi nousta +23 ºC:een yläpuolelle. Lämmitin on toiminnassa vain silloin, kun auton moottoria lämmitetään, ja lämmitysaika riippuu siitä, kuinka kauan moottoria (ja sisätiloja) lämmitetään.

Koska lämpö siirtyy pohjan kautta akkuun, akku lämpenee epätasaisesti. Termostaatti pitää huolen siitä, että pohjan lämpötila ei nouse liian suureksi, ja katkaisee välillä lämmityksen pois päältä. Sitten kun lämpö on johtunut ylöspäin akussa ja pohjan lämpötila on vastaavasti laskenut, termostaatti voi kytkeytyä uudelleen päälle ja jatkaa lämmittämistä. Akun lämmitys tapahtuu termostaaatin ohjaamana jaksottaisesti, mikä hidastaa akun lämpenemistä. Arctic Heatin lämmittimessä ei ole tätä ongelmaa, koska siinä ei ole termostaattia.

Lyijyakun elinikä lyhenee, jos sen lämpötila nousee liian korkeaksi, ja sen vuoksi termostaatti on välttämätön Polar Heaterin lämmittimessä. Toisaalta, jos lämmittimen teho olisi pienempi, termostaattia ei ehkä tarvittaisi lainkaan, mutta tuolloin akku lämpenisi vieläkin hitaammin silloin, kun tarvittaisiin mahdollisimman suurta tehoa (kova pakkanen).

Polar Heaterin epätasainen akun lämpeneminen aiheuttaa sen, että lyijylevyjen alaosat osallistuvat kemialliseen latausprosessiin, kun taas levyjen kylmät yläosat eivät ehkä lainkaan. Metallina lyijy johtaa kohtalaisesti lämpöä, mutta sen ympäröimä akkuhappo hidastaa lämmön johtumista ylöspäin lyijylevyissä. Sitten kun autolla lähdetään ajamaan, akun alaosa on todennäköisesti lämmin mutta yläosa kylmä. Mitä pidempään moottoria (ja akkua) lämmitetään, sitä enemmän ja tasaisemmin akku lämpenee, mutta se voi johtaa siihen, että moottoria lämmitetään turhan kauan vain sen vuoksi, että akku ehtisi lämmetä.

Arctic Heatin lämmittimessä on samantapainen epätasaisen lämpenemisen ongelma, vaikka siinä lämpö siirtyykin akkuun akun kyljestä.

Käytettäessä akkulämmitintä akun lämpötilan päivittäinen vaihtelu, joka voi olla jopa 40 astetta, saattaa rasittaa mekaanisesti akkua, jotka ovat nykyisin suljettuja. Vaihtelu aiheuttaa akussa paine-eron. Kun akku lämpenee (jopa 40 astetta), sen sisään syntyy ylipaine, joka pyrkii tasaantumaan. Vastaava jäähtyminen aiheuttaa alipaineen, joka myöskin pyrkii tasaantumaan.

Sekä Arctic Heatin että Polar Heaterin akkulämmitimet vaatisivat tarkempia (puolueettomia) tutkimuksia, jotta saataisiin selville niiden todellinen hyöty ja se, onko niistä mitään haittaa akulle. Valmistajat osaavat toki aina kehua tuotteitaan, ja niiden omat ”testit” osoittavat tuotteiden ominaisuudet erinomaisiksi.

On tosiasia, että nykyisissä autoissa on sähkönkulutusta, vaikka auton moottori ei kävisikään. Tämä ja lyijyakun luontainen itsepurkautuminen aiheuttaa sen, että akku purkautuu hitaasti itsestään, jos autolla ei ajeta tai akku ei lataudu ajon aikana riittävästi. Itse olen ratkaissut asian lataamalla akun silloin, kun akun jännite on mittauksen perusteella laskenut tietyn rajan alapuolelle. Laturina olen käyttänyt ns. vakiojännitevaraajaa, joka rajoittaa latausjänniteen noin 14,0 volttiin (joka on sama kuin auton laturin latausjännite), ja lataan akun silloin, kun ei ole pakkasta. Tuollaisen varaajan voi huoletta kytkeä auton sähköjärjestelmään ilman pelkoa siitä, että se vahingoittaisi moottorin ohjauselektroniikkaa. Se voi myöskin olla kytkettynä akkuun pidemmäksikin aikaa, koska 14,0 voltin jännite ei aiheuta ns. kiehutusreaktiota akkuhapossa.

Arctic Heat vs. Polar Heater

Arctic Heatin akun kylkeen liimattava lämmitin on toiminnassa vain silloin, kun auton moottori on käynnissä. Tämän vuoksi autolla on ajettava pitkähkö matka, ennen kuin akun lämpötila alkaa nousta ja se alkaa ottaa virtaa vastaan. Lämmitykseen tarvittava energia otetaan auton sähköjärjestelmästä, joka voi kovalla pakkasella toimia äärirajoillaan. Joidenkin ”alan asiantuntijoiden” mukaan laturin ylikuormitus kovalla pakkasella, jolloin kaikki mahdolliset sähkölaitteet ovat päällä, on suurin syy siihen, että akku ei lataudukaan vaan purkautuu. Jos laturin sähköä ei riitä enää akkuun, joka latautuu muutenkin huonosti kylmässä, on selvää, että akku ei lataudu.

Polar Heaterin etu on siinä, että akku on liikenteen lähdettäessä jo valmiiksi ”lämmin”, jos lämmitys on sitä ennen ollut tuntikausia päällä, ja akku latautuu varmastikin paremmin kuin kylmänä. Lämmitys lakkaa heti, kun auto irrotetaan sähköverkosta, ja ajettaessa autolla akun jäähtyminen alkaa. Ajoviima – riippuen moottoritilan rakenteesta – jäähdyttää akkua tehokkaasti, ja mitä pidempään autolla ajetaan, sitä enemmän akku jäähtyy. Mitä lämpimämpi akku on ennen ajoon lähtöä, sitä kauemmin kestää, ennen kuin se jäähtyy.

Oulun 1 -akkulämmitin

Koska molemmissa malleissa on omat puutteensa, Oulun 1 -blogi esittää vallankumouksellisen Oulun 1 -akkulämmittimen: lämmitin, joka yhdistää molempien lämmittimien hyvät puolet. Akkua lämmitetään samalla, kun moottoriakin lämmitetään, ja ajon aikana lämmitys jatkuu edelleen.

Oulun 1 -lämmitysmenetelmässä paikallaan seisovan auton akkua ei lämmitetäkään verkkosähköllä, kuten Polar Heaterin järjestelmässä, vaan akkujännitteellä, ja moottorin käydessä auton oma sähköjärjestelmä tuottaa tarvittavan sähkön. Tähän riittää yksi 12 voltin lämmitinelementti, joka joko asennetaan akun alle tai kiinnitetään akun kylkeen. Lisäksi sähköjärjestelmään asennetaan kiinteästi elektroninen akkuvaraaja, joka tuottaa tarvittavan lämmityssähkön silloin, kun moottoria lämmitetään auton ollessa pysäköitynä. Sitten kun moottori käynnistetään, auton laturi tuottaa tarvittavan lämmityssähkön.

Etuna tässä on vielä se, että akkuvaraaja lataa akkua, kun moottoria lämmitetään, vaikka se tapahtuukin mahdollisesti hitaasti.

  

Kuvasta puuttuu ohjauskytkentä, jolla lämmityselementti irrotetaan akusta silloin, kun lämmitysjärjestelmä ei ole kytkettynä verkkovirtaan. Se voidaan toteuttaa releellä, joka ohjataan päälle silloin, kun sähköjärjestelmän jännite ylittää tietyn kynnysarvon, esim. 13,6 volttia. Tuolloin lämmityselementti on kytkettynä akkuun (ja auton sähköjärjestelmään) vain silloin, kun akkuvaraaja on toiminnassa tai moottori käy ja laturi tuottaa noin 14,0 voltin jännitteen. Kun moottori sammutetaan, akun jännite tippuu melko nopeasti alle 13,0 voltin. Tässä ei ole pelkoa, että lämmitin olisi tahattomasti päällä, kun moottori ei käy.