Latausjakaja latausjärjestelmässä

Latausjakaja on laite, jonka tehtävänä on latauksen jakaminen useille akustoille ilman jännitehäviöitä. Jännitehäviöttömyys on latauksen laadun kannalta yhtä tärkeää, kuin älylatauksenkin merkitys.

Pyöritettävä pääkytkin latausjakajana

Yleisimmät tavat latauksen jakamiseen on vuosia ollut diodi latausjakaja ja  pyöritettävä pääkytkin, joka on latauksen laadun kannalta oikeinkin hyvä ratkaisu. Mekaaniseen kontaktiin ei jää jännitehäviötä nimeksikään, jos liitokset ja kontaktipinnat ovat puhtaita ja tiukkoja. Ongelma tässä on, että lataaminen ja käynnistysakun tyhjenemisen esto on muistiin perustuva ja helposti käykin niin, että kaikki akut tyhjenevät kun ollaan esimerkiksi luonnon satamassa ja kulutetaan ladattua sähkö akuista.

Diodi latausjakaja

Diodijakajan hyviä puolia on taas se, ettei erillistä käynnistysakkua voi tyhjentää, muuhun kuin käynnistykseen, jos muu järjestelmä on oikein kytketty ja akustoilla on omat pääkytkimensä. Ongelmana on diodin jännitehäviö, joka on luokkaa 0,7V, suurilla virroilla enemmänkin ja se riittää mainiosti tiputtamaan latauksesta merkittävän osan pois ja akut eivät täyty. Erilaisia kompensointikytkentöjä on tehty, jotta diodilataus ei olisi niin heikkolaatuinen. Näillä kytkentätavoilla saadaan kyllä latausta parannettua kohtuulliseksi, muttei mitenkään kovin hyvälaatuiseksi. Kompensointijännite otetaan joko käynnistys tai kulutusakustosta, ohi diodijakajan ja konelaturi sitten nostaa ulostulojännitettä jakajan häviön verran. Diodi on komponenttina epävarma ja niitä menee latausjakajissa rikki. Diodi hajoaa käytännössä kahdella eri tavalla, joko se menee oikosulkuun ja sähkö pääsee kulkemaan esteettä sen läpi molempiin suuntiin tai se palaa poikki, jolloin sähköä ei enää sen läpi pääse akustoon.

Kun diodilatausjakaja sitten hajoaa se aiheuttaa hajoamistavastaan ja kytkentätavastaan riippuen erilaisia ongelmia. Kompensointikytkentä on yleisesti käytössä ja se on vaihtelevasti asennettu kulutus tai käynnistysakustoon. Kun kompensointi on kytkettynä käynnistysakustoon ja sen diodi palaa poikki, ei laturi enää saa tietoa siitä, että akku latautuu ja pyrkii nostamaan jännitettä voimakkaasti. Silloin kulutusakustoon tulee reilua ylijännitettä ja akut kiehuvat yli, aiheuttaen vaaratilanteen, sillä ne voivat myös räjähtää. Kun diodi taas palaakin oikosulkuun lataus saa akulta kompensointijännitteen, joka on 0,7V liian alhainen ja kulutusakusto ei käytännössä enää lataudu.

Latausrele latausjakajana

Latausrele on varsin hyvä latausjakaja normaalin pienjärjestelmän latausjakajana. Hyvä latausrele on jännitteen tunnistava ja siinä on erikseen kytkentä käynnistystiedolle, jolloin latausrele irrottaa latausjaon käynnistyksen ajaksi, ettei käynnistin saisi kulutusakusta virtaa moottorille ja rikkoisi relettä.

Varsinaisia turvallisuuteen liittyviä toimintoja on harvassa latausreleessä, kuten ylijännite tai alijännitevalvonta. Näitä toimintoja on sitten mikroprosessorilla ohjatuissa latausjakajissa. Ylivirrasta irrottavaa latausrelettä on Sterling Powerilla ainakin valikoimassa. Tämä on esimerkiksi keulapotkuriakun latauspiirissä hyvä ominaisuus. Lisäksi keulapotkurikäytössä latausrele voidaan kytkeä kahdella diodilla toimimaan kuten käynnistyksen aikainen irrotus eli aina kun potkuri käytetään, lataus kytketään pois päältä.

Mikroprosessorilla ohjattu latausjakaja, relekontakteilla

Mikroprosessorilla ohjattu latausjakaja on yksi kiistatta parhaista latausjakajista markkinoilla. Sen vahvoihin relekontakteihin ei jää jännitehäviötä nimeksikään edes korkeilla virroilla ja se pitää sisällään yli- ja alijännitevalvontaa, sekä älykästä latauksen ohjausta oikeaan paikkaan. Esimerkiksi keulapotkuria käytettäessä lataus ohjataan keulapotkurin akkuun ja potkuri saa korkeampaa jännitettä ja toimii tehokkaammin, sekä sille tarkoitetulla jännitteellä. Usein oikeanlainen latausjärjestelmä parantaa heikkotehoista keulapotkuria niin paljon, ettei sitä tarvitse vaihtaa tehokkaampaan.

Sterling Powerin Pro Split R 0,0V latausjakajan jännitehäviö on mitattu 0,1V@160A latausvirralla, joka on omaa luokkaansa, eikä vaikuta lataustehoon. Lisäksi jakajasta saa kompensointijännitteen lataukselle, kaapeloinnin jännitehäviöiden kompensoimiseksi. Jakaja ei myöskään tyhjennä käynnistysakkua ja on toiminnassa ainoastaan kun moottori on käynnissä.

Mosfet latausjakaja

Mosfetteillä toimiva latausjakaja on toteutettu puolijohteilla, kuten diodilatausjakajakin. Erona on jännitehäviö, joka on Mosfet jakajassa pienempi ja se, että mosfet jakaja tarvitseen jännitteen käynnistyäkseen. Se on siis aktiivinen latausjakaja, kyllä, sitä se tarkoittaa.

Mosfet jakajan häviö on mitattu olevan 0,6V luokkaa@160A latausvirralla, joten se on lähes häviötön pienillä virroilla, mutta kun eniten virtaa tarvittaisiin niin häviöitäkin tulee ja latausaika pitenee.

Mosfet on myös puolijohde ja siksi hieman haavoittuvaisempi, verrattuna mekaaniseen relekontaktiin.

Kokonaisuus ratkaisee kuitenkin

Hyvä ja tehokas latausjärjestelmä on monen osa-alueen yhteistulos ja mitään niistä ei pidä jättää huomiotta, kun latausjärjestelmää suunnitellaan. Latauksen älykkyys on tärkeää lataustehon ja akkujen lataamisen oikeilla arvoilla, sekä latauksen turvallisuuden kannalta. Latauksen jako on yhtä tärkeää, jotta älykäs lataus voisi ylipäätään toimia oikein. Lisäksi on vielä kaapelointi ja liitokset, jotka nekin tulisi mitoittaa ja asentaa laadukkaasti, jotta koko järjestelmä voisi toimia oikein, tehokkaasti ja turvallisesti.