1. Призначення АКБ в автомобілі
2. Пристрій акумулятора автомобіля
3. Особливості конструкції різних видів автомобільних акумуляторів
4. Принцип роботи акумулятора в автомобілі
5. Основні характеристики автомобільного акумулятора

У своїй господарській діяльності людина використовує різні пристрої, в складі яких працюють акумулятори. Це стосується побутової техніки, мобільних пристроїв, годин, автомобілів, електроінструменту і багато чого ще. Незалежно від того, в якій сфері використовуються акумуляторні батареї, принцип роботи у них однаковий. В процесі зарядки АКБ накопичує електричну енергію, а потім віддає для живлення пристрою. На сьогоднішній день є багато видів акумуляторних батарей, у кожного з яких є свої особливості в будові і функціонуванні. У цій статті ми поговоримо про пристрій автомобільного акумулятора і його конструкцію.

Зміст статті

Призначення АКБ в автомобілі

Акумулятор є один з ключових елементів авто. Працюючи в бортовій мережі автомобіля в зв'язці генератором, він є джерелом електричного струму. Основні функції акумуляторної батареї полягають в наступному:

• Забезпечення запуску двигуна. Акумулятор подає харчування на стартер в момент запуску;
• Забезпечення харчування споживачів в мережі автомобіля, коли мотор заглушений;
• Забезпечує харчування під час поїздки, якщо генератор перевантажений.

Крім того, при роботі разом з генератором АКБ здійснює згладжування пульсацій електричного струму в бортовій мережі.

Напруга акумуляторних батарей для легкових автомобілів складає 12 вольт. Ємність може лежати в межах 40─130 Ач. Пусковий струм 300─1300 ампер. Значення справедливі для АКБ легкових машин і легкого комерційного транспорту.

На вантажні авто і спеціальну техніку можуть встановлюватися батареї з напругою 24 вольта. На мотоциклетної техніки використовуються моделі номіналом 6 вольт.

До акумулятора для автомобіля зазвичай висувають такі вимоги:

• невеликий саморазряд;
• високий пусковий струм;
• компактні габарити;
• відсутність або мінімум обслуговування.

Додатково можете прочитати матеріал про види акумуляторів для автомобілів.

Пристрій акумулятора автомобіля

З чого складається акумулятор автомобіля

У переважній більшості легкових автомобілів працюють свинцево-кислотні батареї з рідким електролітом (WET). Їх пристрій і конструкція постійно допрацьовується і удосконалюється. Крім того, ведуться розробки нових типів автомобільних акумуляторів. Нижче представлена ​​схема автомобільного акумулятора.

З чого складається акумулятор автомобіля

АКБ складається з 6 банок (акумуляторних елементів), підключених послідовно. Всі вони укладені в пластиковий корпус, який не проводить електричний струм і стійкий до впливу сірчаної кислоти. У кожній банці є набір позитивних і негативних електродів, які чергуються. Електрод являє собою токоотводящий грати, на яку нанесена обмазка (активна маса).

Для того щоб запобігти замикання електродів різної полярності, вони поміщені в поліетиленові сепаратори. Електроди виконані зі свинцю з різними легуючими добавками. Пристрій сучасних АКБ часто має на увазі наявність електродів зі сплаву свинцю з кальцієм. Це дозволяє знизити саморазряд і витрата води. Прикладом можуть служити необслуговувані акумуляторні батареї для автомобіля .

Взагалі, можна виділити наступні актуальні різновиди WET акумуляторів:

• Малосурм'янистих (малообслуговувані). Позитивні і негативні електроди виконані зі сплаву свинцю з сурмою (до 6%);
• Кальцієві (обслуговуються). Електроди виконані зі сплаву свинцю з кальцієм;
• Гібридні. Негативний електрод виконується зі свинцю, легованого кальцієм, а позитивний ─ сурмою.

Існують також різні методи виготовлення решіток електродів (лиття, перфорація) і нанесення активної маси. Деякі виробники мають свої запатентовані технології. В основному всі вони орієнтовані на поліпшення відводу струму і зменшення внутрішнього опору АКБ. У деяких випадках до складу електродів додають срібло, тантал, олово для того, щоб збільшити стійкість до корозії.

У сучасному виробництві при випуску позитивних електродів застосовують кілька методів:

• Power Frame. Це найсучасніша технологія. В цьому випадку грати електрода виконується з опорної рамкою і внутрішніми напрямними. В результаті підвищується жорсткість конструкції;
• Power Pass. Ця технологія має на увазі наявність вертикальних направляючий до «вуха» електрода;
• Chess Plate. В цьому випадку напрямні розташовуються в шаховому порядку.

На решітки електродів наноситься обмазка або активна маса для збільшення поверхні взаємодії з електролітом. Для позитивних пластин використовується діоксид свинцю, а для негативних ─ губчастий свинець.

Пристрій акумулятора має на увазі занурення електродів в електроліт. Це розчин сірчаної кислоти в дистильованої воді. Головною характеристикою електроліту є його щільність. Ця величина змінюється в залежності від ступеня заряду. Щільність максимальна на повністю зарядженій АКБ і мінімальна на розрядженою.

Особливості конструкції різних видів автомобільних акумуляторів

Крім акумуляторів WET з рідким електролітом, є й інші види свинцево-кислотних акумуляторів. Це батареї AGM і GEL. Їх пристрій передбачає наявність кислотного електроліту в зв'язаному стані. Часто ці батареї узагальнено називають гелевими , Але це не зовсім так. У AGM акумулятори електролітом просочений матеріал зі скловолокна, який прилягає до свинцевим пластин. На зображенні нижче можна подивитися пристрій AGM акумулятора.

Схема AGM батареї

Ще один різновид свинцевих акумуляторів називається GEL. Тут кислотний електроліт знаходиться в гелеобразном стані. Це досягається за рахунок додавання в кислоту оксиду кремнію. Цей вид АКБ практично не використовується в легкових автомобілях. Батареї GEL можна зустріти в мотоциклетної техніки, скутерах, морському транспорті, будинках на колесах. А ось AGM батареї отримують все більше поширення в авто.

Популярність AGM росте завдяки появі автомобілів з системами старт-стоп і рекуперації енергії гальмування. Вимоги до АКБ зростають. Від них вимагається вищий струм прокрутки, стійкість до глибоких розрядів, тривалий термін служби. Акумулятори AGM (розшифровується, як Absorbed Glass Material) задовольняють вимогам сучасних автомобілів з великою кількістю електроніки на борту.

У продажу також можна зустріти акумуляторні батареї EFB або Enhanced Flooded Battery. По пристрою ці АКБ можна віднести до WET батареям. Але в реальності вони займають проміжну сходинку між звичайними WET і AGM акумуляторами. У них залитий рідкий кислотний електроліт, а електроди мають покриття з мікроволокна. Це забезпечує більшу акумуляцію енергії, підвищення токоотдачи і стійкість до частих циклам заряд-розряд. Виробники також рекомендують використовувати їх в автомобілях з системами старт-стоп. Поки EFB і AGM не стали масовими через високу вартість. Тому в більшості машин використовуються акумулятори типу WET.

Варто відзначити, що при заряді АКБ йде виділення газів. Тому корпусу акумуляторів мають систему відведення газів. Щоб батарея залишалася герметичною використовуються запобіжні клапани. Такі клапани можуть бути вбудовані в пробки. Їх пристрій дозволяє їм відкриватися при збільшенні тиску вище певної межі.

Водень і кисень, які виділяються на електродах при зарядці, взаємодіють з виділенням води. А в разі перевищення допустимого заряду вони випускаються в атмосферу. Цей механізм називають VRLA або Valve Regulated Lead Acid Battery. Пристрій лабіринтовою вентиляції в корпусі АКБ є більш досконалим. У такій конструкції, що виділяються гази конденсуються, і утворюється вода повертається назад в банки акумулятора.

Є батареї, пристрій яких передбачає наявність полум'ягасників. Ці пристосування забезпечують відсікання полум'я від внутрішнього простору акумулятора при запаленні газів. За своєю конструкцією пламегасители є мембранами.
Акумулятор підключається до автомобіля за допомогою висновків зі свинцю. Позитивного і негативного. Вони виконуються різної товщини і маркуються відповідним чином, щоб не допустити помилку при підключенні.

Висновки автомобільного акумулятора

Залежно від положення висновків полярність акумуляторної батареї може бути пряма або зворотна. Читайте докладніше про те, як визначити полярність акумулятора автомобіля .

Пристрій необслуговуваних батарей передбачає наявність індикатором заряду. Його ще називають гидрометром або просто «вічком». Детальніше про індикаторі заряду автомобільної АКБ читайте в статті за посиланням.

Кріплення акумулятора в підкапотному просторі виконується двома основними способами:

• скобою за виступ корпусу АКБ. Таке кріплення використовується для акумуляторів європейського типорозміру;
• за допомогою рамки. Застосовується у випадку з батареями азіатського типорозміру.

Є ще АКБ американського типорозміру з боковим кріпленням клем, але в нашій країні вони практично не використовуються. Детальніше про типорозмірах і вазі акумуляторних батарей .

Принцип роботи акумулятора в автомобілі

Тепер, коли ви знаєте, як влаштований автомобільний акумулятор, поговоримо про процеси в ньому. Процеси, що відбуваються в свинцево-кислотному акумуляторі, можна описати наступними реакціями:

Заряд описується реакцією зліва направо, а розряд ─ справа наліво.

Анод (позитивний електрод):

PbO2 + SO42- + 4H + + 2e- -> PbSO4 + 2H2O

Катод (негативний електрод):

Pb + SO42- - 2e- -> PbSO4

При включенні споживачів електричного струму починається розряд АКБ. При цьому діоксид свинцю на позитивних пластинах і губчастий свинець на негативних вступають в реакцію з сірчаною кислотою. В результаті виділяється сульфат свинцю і вода. У міру розрядки батареї щільність електроліту знижується.

Коли акумулятор заряджається вода з електроліту і сульфат свинцю на пластинах перетворюються в PbO2, Pb, H2SO4. Щільність електроліту зростає в міру зарядки і доходить приблизно до 1,29 гр / см3 при повному заряді. Процес розчинення сульфату свинцю проходить не до кінця. Тому йде постійний процес сульфатации пластин АКБ.

Зарядка акумулятора автомобіля

Зарядка акумуляторної батареї здійснюється як від генератора при поїздці, так і від мережевого зарядного пристрою. На роботу батареї впливає температура навколишнього середовища. При підвищеній температурі збільшується токоотдачи і потужність, але росте саморазряд і витрата води. При знижених температурах сповільнюються хімічні процеси, знижується пусковий струм і розрядна ємність. Електроліт в розрядженому акумуляторі на сильному морозі може замерзнути.

Саморозряд акумулятора залежить від типу батареї, температури ОС, легуючих добавок в сплаві пластин. Термін служби більшості автомобільних акумуляторів становить 3─5 років і сильно залежить від умов експлуатації і регулярного обслуговування.

Якщо ви вибираєте собі нову АКБ, то можете прочитати статтю про акумулятор Варта .

Основні характеристики автомобільного акумулятора

На закінчення варто сказати про основні характеристики акумулятора для автомобіля. Серед них:

• ємність;
• напруга;
• струм холодної прокрутки.

Значення всіх цих параметрів можна знайти на етикетці АКБ або на сайті виробника. Номінальною ємкістю батареї називається енергія повністю зарядженій батареї, яку вона віддає в процесі розряду 20 годин. Величина виражається в ампер-годину. Поширені АКБ для автомобіля 55 Ач зобов'язані протягом двадцяти годин забезпечує струм 2,75 ампера. Хоча на практиці такий розряд не використовується. Від акумулятора потрібно віддавати сотні ампер протягом декількох секунд, коли виконується запуск двигуна.

Іноді можна зустріти поняття резервної ємності. Це значення представлено в хвилинах. Наприклад, акумулятор повинен пропрацювати 90 хвилин при струмі розряду 25 ампер і при цьому напруга не повинна впасти нижче 10,5 вольта. По-простому кажучи, це час, який акумуляторна батарея буде забезпечувати свої функції, і підміняти генератор.

Що стосується напруги, то на легкових автомобілях встановлюються АКБ з номіналом 12 вольт без варіантів.

Величина струму холодної прокрутки показує значення, що віддається АКБ при температурі мінус 18 градусів Цельсія протягом 10 секунд. Напруга на акумуляторі не повинно впасти нижче 7,5 вольта. Тобто, ток прокрутки показує, наскільки жваво і довго батарея зможе крутити стартер в мороз.
Сподіваємося, що стаття була для вас корисною. Якщо так, то розкажіть про нас в соціальних мережах. Голосуйте в опитуванні нижче і оцінюйте статтю! Виправлення і доповнення чекаємо в коментарях!