Устройство аккумулятора и принципы работы батареи

Особенности зарядки и разрядки

Энергия, используемая для восстановления ёмкости АКБ, поступает из зарядных устройств, подключённых к электрической сети. Чтобы заставить ток протекать внутри элементов, напряжение источника должно быть выше, чем у батареи. Значительное превышение расчётного зарядного напряжения может привести к выходу АКБ из строя.

Алгоритмы зарядки напрямую зависят от того, как устроен аккумулятор и к какому типу он относится. Например, некоторые батареи могут безопасно пополнять свою ёмкость от источников постоянного напряжения. Другие работают только с регулируемым источником тока, способными менять параметры в зависимости от уровня заряда.

Что такое АКБ в машине?

Расшифровка АКБ в зависимости от сферы деятельности может иметь несколько обозначений. Но если речь идет о технике, то это не что иное, как сокращенное название аккумулятора. Более точная расшифровка АКБ — это аккумуляторная батарея. В еще более конкретном плане, когда в качестве техники имеется в виду автомобиль, то данное обозначение можно смело расшифровать как автомобильная аккумуляторная батарея.

Аккумулятор представляет собой обратимый электрохимический источник тока. Другими словами, АКБ – это устройство, предназначенное для сбора и последующего извлечения из него электричества. А каждая фаза его работы связана с химическими реакциями, происходящими внутри корпуса батареи.

Назначение аккумулятора в автомобиле

Аккумулятор включён в цепь с бортовым компьютером и иными потребителями электроэнергии автомобиля. Подпитывается он от генератора во время работающего двигателя внутреннего сгорания. Инженеры обеспечили следующий функционал для батареи:

1. Простой и быстрый пуск двигателя внутреннего сгорания. Ток поступает на стартер, начинающий вращать коленвал.
2. Подаётся напряжение на потребителей. Если мотор заглушён, то вместо генератора напряжение отбирается от АКБ.
3. Обеспечивается помощь генератору, если нагрузка от потребителей в бортовой сети оказывается высокой, например, в вечернее время, когда включён лобовой свет, работают дворники, обогрев кресел, стёкла, запущен вентилятор печки и пр.

В основном батарея в легковом автомобиле, закреплённая хомутами, располагается радом с двигателем в подкапотном пространстве. Это позволяет минимизировать длину проводки между источником тока и потребителями. В грузовиках блок обязательно надёжно зафиксирован с рамой, чтобы содержащийся внутри кислотный раствор не смог выплеснуться наружу

С этим прибором необходимо соблюдать максимальную осторожность

Устройство и принцип работы АКБ

Устройство автомобильного аккумулятора Тот, кто хоть раз держал в руках аккумулятор автомобиля, знает, как много весит это устройство. Причина в том, что корпус его плотно заполнен элементами, содержащими свинец.

Устройство аккумулятора.

Для легковых автомобилей, требующих 12-вольтных АКБ, используется стандартная схема компоновки.

1. Шесть элементов по 2 вольта (их обычно называют банками) объединены в общий корпус.
2. Каждый из элементов состоит из положительных и отрицательных электродов: свинцовых решеток, в которые «впечатано» активное вещество. Электроды разделены между собой сепараторами, так что не соприкасаются друг с другом.
3. И всё это залито электролитом – смесью воды и серной кислоты.

Активное вещество на решетках отличается по составу: для анода (положительного электрода) используется диоксид свинца, для катода (это отрицательный электрод) – губчатый свинец. В обоих случаях к свинцовым компонентам добавлены вспомогательные вещества (лигатуры), улучшающие работу аккумулятора.

Принцип работы.

Принцип работы АКБ

В том виде, который описан выше, аккумулятор считается «заряженным». При подключении к выводам батареи любого устройства, требующего энергии, начинается реакция свинцовых компонентов с оксидом серы и водой. Сера и свинец вступают в реакцию и преобразуются в сульфат свинца и воду. Кислоты в электролите становится меньше, воды – больше, плотность электролита снижается и через некоторое время концентрации серы не хватает на то, чтобы реагировать со свинцовыми компонентами. Аккумулятор разряжается.

Конструкция аккумуляторных батарей

Аккумуляторная батарея представляет собой ряд (3,6,12) последовательно соединенных аккумуляторов, помещенных в единый корпус (моноблок), изготовленный из термопластмассы.

Для соединения аккумуляторов служат межэлементные соединения. Сверху моноблок закрывается общей крышкой, образуя неразборную конструкцию. На крышке имеется два полюсных вывода (терминала) для присоединения батареи во внешнюю цепь.

Положительный вывод (терминал) больше отрицательного, для исключения возможности неправильного подключения аккумуляторной батареи.

Полюсные выводы (терминалы) помимо конструктивных отличий могут различаться расположением: прямая и обратная полярность.

Рисунок 7 – Размеры полюсных выводов

Рисунок 8 – Конструкция аккумуляторной батареи: 1 – крышка корпуса, 2 – корпус (моноблок), 3 – аккумулятор, 4 – полюсный вывод (терминал), 5 – заливная пробка, 6 – перемычка, 7 – ручка для переноски, 8 — индикатор

Рисунок 9 – Типы полюсных выводов (терминалов)

Индикатор позволяет оценить степень заряженности батареи и уровень электролита в батарее.

Рисунок 10 – Полярность аккумуляторных батарей

Зеленый цвет индикатора свидетельствует о достаточной степени заряженности батареи (>65 %) и ее исправности.

Черный цвет свидетельствует о недостаточной степени заряженности батареи (<65 %) и необходимости ее подзаряда.

Бесцветный глазок свидетельствует о слишком низком уровне электролита и необходимости замены батареи.

Рисунок 11 – Индикатор степени заряженности батареи Батареи с жидким электролитом.

Батареи с жидким электролитом оснащаются заливными пробками, имеющими вентиляционные отверстия. К достоинствам можно отнести невысокую стоимость, большое количество моделей на рынке, пригодность для установки в моторном отсеке, возможность долива электролита.

К недостаткам таких батарей относят возможность выливания электролита и повышенный расход воды.

Батареи типа VRLA (Valve Regulated Lead Acid Battery).

Пробки ячеек не выворачиваются. Образующиеся при перезаряде водород и кислород обычно ячейки батареи не покидают и реагируют между собой с образованием воды. Подобные батареи не требуют обслуживания и пригодны для установки в моторном отсеке. К недостаткам таких батарей относят повышенную стоимость, отсутствие возможности долива электролита, высокие требования к зарядному напряжению (не более 14,4 В).

Батареи с гелеобразным электролитом.

В электролит этих батарей добавлена кремниевая кислота, превращающая его в гель. Добавление фосфорной кислоты существенно повышает их циклическую стойкость и способность к восстановлению после глубокого разряда.

К достоинствам можно отнести отсутствие необходимости обслуживания, высокую циклическая стойкость, невозможность выливания электролита. Недостатками таких батарей считают высокую стоимость, непереносимость высоких температур, ухудшенные пусковые свойства при низких температурах, ограниченное количество моделей на рынке.

Рисунок 12 – Центральная система вентиляции

Батареи типа AGM.

Так называют батареи, у которых электролит впитывается и удерживается стекломатами. Стекломаты представляют собой микропористый нетканый материал из переплетающихся между собой ультратонких стекловолокон. Стекломаты выполняют функции сепараторов. В батарею заливается только то количество электролита, которое могут впитать стекломаты. Достоинства — не требуют обслуживания, высокая циклическая стойкость, нет возможности выливания электролита, хорошие пусковые свойства. Недостатки — высокая стоимость и ограниченное количество моделей на рынке.

Рисунок 13 – Устройство батареи типа AGM

Батареи OPTIMA

Основное отличие заключается в применении технологии Optima Spiralcell Technology: вместо пластин, используемых в обычных аккумуляторах, в батареях OPTIMA применяются «рулонные элементы» — две свитые в рулон тонкие свинцовые ленты с сепаратором из стекловолокна, содержащим кислоту.

Такая технология позволяет значительно снизить толщину свинцовых лент и на 50-100 % увеличить их активную площадь в сравнении с обычными пластинами.

Рисунок 14 – Устройство батареи OPTIMA

Достоинства — не требуют обслуживания, высокая циклическая стойкость, нет возможности выливания электролита, очень хорошие пусковые свойства, сохраняют пусковые качества даже после года хранения без подзарядки. Недостатки — высокая стоимость и большая масса.

Рейтинг ТОП аккумуляторов

Много брендов, много советов, трудный выбор – с такими проблемами сталкиваются покупатели. Предлагаем небольшой, наш, субъективный рейтинг торговых марок АКБ.

1. Первое место по уровню качества и долговечности по праву занимают ОЕМ аккумуляторы. ОЕМ – это аналог детали, которая была установлена с завода. Конечно, за аккумулятор, на котором гордо красуется логотип Mercedes или Honda, придется выложить намного больше, чем за любой другой бренд, но результат того стоит. Самые популярные на рынке бренды аккумуляторов – Varta и Bosch. Они заслужили репутацию надежных безотказных батарей, добросовестно отрабатывающих каждую вложенную копейку.
2. Среди любителей заплатить поменьше, а получить побольше особо ценится бренд Topla. Это, конечно, не Бош, но вполне может порадовать долгой службой.
3. А замыкают наш хит-парад бюджетные бренды Sada, Styer, Bi-Power и Ista. Они хоть и не дорогие, но вполне способны порадовать стабильной работой. Можно вспомнить о них, когда аккумулятор нужен срочно, а денег мало.

Советы по эксплуатации и обслуживанию АКБ

Чтобы аккумулятор проработал как можно дольше, нужно уделять ему совсем немного внимания. Вот несколько советов по эксплуатации автомобильного АКБ.

Глубокий разряд – враг батареи. Каждый раз, когда аккумулятор разряжается «в ноль», происходит необратимая сульфатация электродов, особенно от этого страдают кальциевые батареи. Периодически желательно полностью заряжать бат специальным зарядным устройством и ни в коем случае не допускать полной разрядки.
Второй враг – вибрация. От сильной тряски и регулярных ударов с пластин осыпается активный слой. AGM аккумуляторы меньше от этого страдают, жидкостные – больше.
Клеммы аккумулятора склонны к окислению, что ухудшает контакт

Периодически нужно обращать внимание на состояние клемм и при необходимости очищать их от окислов.
Обращайте внимание на корпус батареи. Грязь, масло, влага способствуют утечке тока и саморазряду.
Неполадки в электросети могут вывести из строя и батарею

Особенно проблемы со стартером и генератором – смежными элементами.
Вздутый корпус со следами электролита говорит о том, что пора покупать новый АКБ. Поврежденным аккумулятором пользоваться нельзя!

Источники

• https://www.calc.ru/Ustroystvo-Akkumulyatora.html
• https://akbinfo.ru/ustrojstvo/ustroistvo-avtomobilnogo-akkumuljatora.html
• https://TechAutoPort.ru/elektrooborudovanie-i-elektronika/istochniki-pitaniya/akkumulyator.html
• https://remam.ru/elektrik/printsip-raboty-i-ustrojstvo-akkumulyatora-avtomobilya.html
• https://promercedes.ru/akkumulyator/iz-chego-sostoit-avto-akkumulyator
• https://principraboty.ru/princip-raboty-akkumulyatora/
• https://VazNeTaz.ru/akb-avtomobilnyi-akkumulyator
• https://ProAkkym.ru/obzor/ustrojstvo-akkumuljatora
• https://www.akbvolt.ru/articles/kak-ustroen-akb-obschee-opisanie.-tipy-korpusov-azija-evropa-amerika/
• https://AutoVogdenie.ru/avtomobilnyj-akkumulyator-chto-eto-ustrojstvo-i-princip-raboty-akb.html
• https://tolkavto.ru/remont-i-obsluzhivanie/elektrooborudovanie/printsip-raboty-akkumulyatora.html
• https://tze1.ru/articles/detail/svintsovo-kislotnye-akkumulyatory/

Что нужно знать про АКБ

Аккумулятор – это контейнер который состоит из шести отдельных секций. Каждая отдельная секция представляет собой отдельный источник питания (вырабатывает каждая секция около 2,1 В), внутри секции находятся две пластины (сделаны из свинца), положительная и отрицательная, отделенные друг от друга.

Масса аккумулятора состоит из: веса электролита, свинцовых пластин и соединений, и составляет примерно 16-17 кг.

В свинцовые пластины добавляют сурьму (для увеличения прочности пластин), но к сожалению наличие сурьмы ведет к выкипанию воды из электролита, из-за чего почти во все типы аккумуляторов надо доливать воду. Благодаря прогрессу количество сурьмы в пластинах удалось уменьшить, что привело к появлению малообслуживаемых и гибридных аккумуляторов.

Сама работа аккумулятора очень проста. На положительном электроде нанесена двуокись свинца (цвет темно-коричневый), на отрицательном – губчатый свинец (серого цвета), внутрь залит электролит – водный раствор серной кислоты. При начале работы (разрядка) активная масса отрицательного электрода превращается в сульфат цинка и отдает в электрическую цепь два электрона, активная масса положительного электрода также преобразуется в сульфат цинка, и принимает из электрической цепи два электрона.

Для преобразования в сульфат цинка, как положительного, так и отрицательного электрода, тратится серная кислота — уменьшается массовая доля электролита. При зарядке, все наоборот, а также идет образование серной кислоты и увеличивается массовая доля электролита.

Аккумуляторные батареи делятся на четыре типа: обслуживаемые, малообслуживаемые, гибридные и необслуживаемые (как выбрать аккумулятор для авто). Обсудим каждую по отдельности:

Обслуживаемые – найти такие трудно, но возможно. По сравнению с другими у них очень много недостатков и мало плюсов, а именно: довольно-таки дорогая стоимость, эбонитовый корпус (очень хрупкий), сверху они заливаются мастикой, которая из-за перепадов температуры и загрязнения теряет свои изоляционные свойства (аккумулятор самопроизвольно разряжается, и очень быстро). Из плюсов можно отметить возможность замены блока пластин. Из минусов — с мастики надо регулярно сдувать (убирать) грязь и часто надо доливать воду, примерно каждые 5-7 тыс.км.

Малообслуживаемые – представлены очень широко, цены на них варьируются, от очень дешевых до дорогих, корпус пластиковый и очень надежный, воду надо заливать примерно каждые 20-30 тыс.км.

Гибридные – относятся к малообслуживаемым, за некоторыми но: решетки положительных и отрицательных электродов состоят из разных сплавов, таким образом «гибридные» аккумуляторы сочетают в себе положительные свойства двух технологий, а именно: высокие пусковые токи, низкий расход воды и «выносливость». Найти такие трудно, да и стоимость высоковата.

Необслуживаемые – расход воды у таких аккумуляторов так мал, что крышек для залива воды уже нет, обслуживания не требуется никакого. Но есть несколько недостатков: надо проверять натяжение ремня генератора, исправность самого генератора, регулятора напряжения и отсутствие утечек тока в системе электрооборудования. Цена на них, как на качественные малообслуживаемые, и если Вы уверены в своем автомобиле – это идеальный вариант.

Заряжать батарею начинают летом – если разрядка составляет 50%, зимой – 25%. Если зимой плотность электролита упала до 1,20 г/см3, то электролит будет замерзать примерно при -20С.

Как правильно выбрать аккумулятор для автомобиля по его емкости

Обычно чем выше рабочий объем двигателя, тем более мощный аккумулятор ему требуется. Правильно выбрать АКБ можно по приводимой ниже таблице.

Ориентировочно требуемую емкость АКБ можно определить, умножив квадратный корень из рабочего объема двигателя на 50.

Если бортовая сеть автомобиля перегружена потребителями, либо двигатель автомобиля дизельный (требующий более мощного стартера), аккумулятор можно взять с запасом по емкости. Запас обеспечит пуск двигателя в холодное время года, когда реальная емкость АКБ уменьшается.

Но не следует эксплуатировать автомобиль с АКБ чрезмерно большой емкости – недостаточно мощный генератор окажется не в состоянии полностью зарядить разряженный аккумулятор, и преимущество в электрической емкости окажется мнимым. Также более мощный аккумулятор заставит более напряженно работать автомобильный стартер, что скажется на сроке его службы.

Техническое обслуживание АКБ

При нормальных условиях эксплуатации автомобиля аккумулятор заряжается от генератора, и ему этой зарядки будет вполне достаточно. Однако не всегда есть возможность использовать машину так, чтобы генератор обеспечивал полный заряд АКБ. В некоторых случаях его работы будет недостаточно. Почему такое происходит, мы подробнее расскажем ниже.

Почему аккумулятор приходится подзаряжать зарядным устройством?

Зима – неблагодарное время для наших машин. Низкие температуры приводят не только к запотеванию стекол или замерзанию замков, они также снижают эффективность аккумуляторных батарей. Влияние низких температур на характеристики аккумулятора в машине весьма существенное:

• При нулевой температуре электрическая емкость аккумулятора уменьшается примерно на 20%.
• При температуре -20 °C емкость АКБ может упасть более чем на 50%.

При низких температурах проблему также усугубляет моторное масло, которое имеет свойство загустевать. Это, в свою очередь, потребует от батареи еще больше энергии для работы стартера, чтобы запустить двигатель.

Кроме того, зимой мы используем гораздо больше устройств, использующих электрический ток в машине, к ним относятся:

• Подогрев сидений;
• Обогрев заднего стекла и зеркал;
• Стереосистема;
• Противотуманные фары и так далее.

Все это приводит к увеличению длительности подзарядки АКБ, что, в конечном итоге, сокращает срок службы аккумулятора, особенно в тех случаях, когда вы часто преодолеваете короткие расстояния. Ведь при таких поездках у батареи постоянно не будет хватать возможности достаточно зарядиться.

Также существует вероятность случайного включения во время стоянки какого-либо потребителя, который вскоре посадит аккумулятор. Кроме этого, не стоит исключать такое явление как саморазряд АКБ. При длительных простоях любая батарея может значительно просесть. Поэтому периодически аккумулятор приходится дополнительно заряжать, особенно в зимний период, подключив его к зарядному устройству.

Проверка уровня и плотности электролита в АКБ

После зарядки обязательно проверяем уровень электролита, если аккумулятор обслуживаемый. Он должен полностью покрывать поверхности пластин и возвышаться над верхними границами примерно на 5-10 мм. Уровень выравнивается только тогда, когда АКБ полностью заряжен, а также имеет соответствующую температуру (обычно это 25 °C).

При отклонениях никогда не добавляйте электролит в разряженную батарею! Уровень раствора в батарее можно дополнить дистиллированной или химически очищенной водой. Не используйте для этих целей кислоту или химические вещества. Ведь это увеличит плотность раствора, что значительно ускорит деградацию пластин.

Полностью заряженный и исправный аккумулятор будет иметь плотность раствора в диапазоне 1,270-1,280 г/см³. Причем в каждой банке эти значения должны быть идентичными. Для точности измерения необходимо провести 3 проверки с интервалом в 1 час. Первый замер должен быть проведен через полчаса после зарядки АКБ. В случае отклонений потребуется процедура восстановления плотности.

Предыдущие статьи

• ESP, что это такое в машине, как работает, и нужна ли эта система в автомобиле?
• Классификация и виды моторных масел. Характеристика полусинтетики 10w-40

Устройство корпуса

У большинства аккумуляторов корпус состоит из ударопрочного полипропилена. Он характеризуется как легкий материал, не вступающий в химическую реакцию с агрессивным электролитом АКБ. Полипропилен имеет весьма хорошую стойкость к перепадам температур, возникающих под капотом автомобиля, где нагрев может достигать до +60 ̊С, а при морозах до -30°С. Корпус большинства АКБ состоит из ручки для переноса, пробок, индикатора заряда, клемм для подключения к электросети. Вес АКБ емкостью 55Ач около 16,5 кг. Известными типами аккумуляторов, обладающих спросом являются: американский, европейский, азиатский и российский типы корпусов.

Европейский тип корпуса характерен тем, что АКБ клеммы находятся в углублении, их верхний край не выступает над плоскостью крышки. В некоторых случаях клеммы дополнительно защищаются от внешнего воздействия специальными крышечками. Азиатский тип корпуса – это коробка, на которой клеммы расположились на верхней крышке. Верхний край клемм является самой высокой точкой аккумулятора.

Российский стандарт АКБ

Аккумулятор (АКБ) ALPHALINE 60 Ач

Тип крепления аккумулятора

Особое внимание при выборе АКБ следует уделять типу крепления АКБ, при котором батарея может крепиться снизу или сверху. С помощью специальной монтажной рамки, которая охватывает аккумулятор, элемент крепится вверху

Крепление аккумулятора происходит с помощью планки и двух шпилек. Чаще всего такой вид установки и фиксации аккумуляторной батареи встречается на автомобилях китайского или корейского производства.

Тип крепления на АКБ

Нижнее крепление применимо на европейских автомобилях. На нижней части корпуса АКБ находится выступ. За этот выступ аккумулятор прижимается к платформе с помощью пластины и винта.

Выступ для фиксации АКБ

Параметры АКБ

Для среднестатистического легкового автомобиля с ДВС промышленность выпускает аккумуляторы с рабочим напряжением 12 В. Такого значения вполне хватает для питания сети в машине. Бортовая сеть большинства грузовиков рассчитана на 24 В. Иногда в ней используется пара обычных двенадцативольтовых источников питания, подсоединённых последовательно.

Для мототехники характерным является использование питания на 6 В. Это позволяет снизить габариты ИП и обеспечить оптимальность работы ненагруженной бортовой сети.

Важным значением для АКБ является её ёмкость. Этот параметр измеряется в ампер-часах и может варьироваться у разных моделей от 45 до 130 Ач. В большинстве легковых машин используются агрегаты на 55–65 Ач. Дизельные ДВС более «прожорливые» по энергии, поэтому в них при прочих равных условиях будет стоять батарея на 5–10 Ач мощней, чем в аналогичном авто на бензине.

Основные требования, которые предъявляются к автомобильным источникам питания, могут быть такими:

• наибольший пусковой ток;
• минимальный саморазряд;
• небольшие габариты;
• необслуживаемость (либо минимальное вмешательство).

Одним из конструкционных значений является полярность. Это расположение клемм на внешней стороне корпуса. Для азиатских, европейских и американских моделей встречается несколько вариантов установки контактов.

Гелевые

В начале 21-го века на автомобильном рынке появился новый тип АКБ – гелевые автомобильные аккумуляторы. Отличительная особенность гелевых аккумуляторов — применение гелеобразного (киселеобразного) электролита. Данная технология позволила снизить текучесть электролита, в котором содержится агрессивная серная кислота.

В случае небрежного обращения с аккумулятором возможны повреждения кожи от контакта с электролитом. Чтобы электролит приобрел гелеобразное состояние в него добавляют кремний. К преимуществам гелевых АКБ можно отнести низкую скорость саморазряда. Гелевые батареи относятся к необслуживаемым.

Какие же недостатки имеют гелевые батареи?

• При заряде АКБ напряжение более 14в приводит к вспучиванию оболочки.
• Применение данного типа АКБ для автомобилей не рекомендуется, как и то, что для зарядки необходимы специальные ЗУ, имеющие функцию заряда в щадящем режиме.
• Гелевые батареи не переносят низких температур из-за загустевания электролита и снижения ёмкости аккумулятора.

К сожалению, не смотря на все достоинства, гелевые батареи не являются «вечными», наполненные гелеобразным электролитом они могут беспроблемно работать от восьми до десяти лет, а при правильной эксплуатации и соответствующем обслуживании – и до двенадцати. На гелевые аккумуляторы наносится специальный знак, с включением в него аббревиатуры «GEL».

EFB — «улучшенная жидкозаполненная батарея». Свинцовые пластины в ЕФБ аккумуляторах в два раза толще, чем у обычных, в следствии чего увеличивается их ёмкость. Каждая пластина запечатана в пакет из специальной ткани, который наполнен жидким сернокислотным электролитом. Преимущества аккумуляторов EFB:

• работают при температуре от -50 до +60°С;
• стойко выдерживают глубокий разряд;
• минимальное испарение электролита;
• способны выдерживать большое количество циклов заряда-разряда.

АКБ по технологии EFB довольно безопасны и требуют минимального обслуживания. Их можно заряжать в домашних условиях, поскольку электролит не испаряется. Из недостатков можно отметить меньшую отдаваемую мощность, чем у AGM изделий.

Отличительной особенностью данного типа аккумуляторных батарей является то, что в электролит между пластинами с помощью специальной технологии монтируются стекловолоконные микропористые прокладки.

Предназначение таких прокладок – удержание геля и защита электродов от осыпания. В принципе, основные характеристики батареи GEL и AGM отличаются незначительно. Батареи AGM имеют меньшую стоимость; у них ниже чувствительность к подаваемому напряжению при зарядке, КЗ и температуре окружающей среды. Устойчивы к вибрации и тряске. Они также как и GEL АКБ, практически не требуют обслуживания.

К недостаткам относят меньшее число циклов заряда-разряда (примерно в два раза). Они более чувствительны к глубокому разряду, имеют более быстрый саморазряд. При зарядке необходимо специальное ЗУ. Обычное зачастую не подходит. Отличительной особенностью при обслуживании является необходимость внимательно изучать инструкции перед использованием по предназначению. AGM АКБ чаще применяются в условиях, когда необходим большой период циклов заряда и разряда. При маркировке аккумуляторов данного типа используют аббревиатуру «AGM».

Виды аккумуляторов

В попытке улучшить характеристики автомобильных аккумуляторов инженеры перепробовали множество способов. В итоге сегодня мы имеем различные типы АКБ, которые различаются по химическому составу активных компонентов и конструкции.

Классификация по составу активного вещества

В первых аккумуляторах использовались свинцовые пластины, однако такая конструкция довольно быстро перестала устраивать инженеров и потребителей: тяжелая, малоэффективная, недолговечная.

1. Первым улучшением стало добавление сурьмы к свинцу, что серьезно продлило срок службы батареи.
2. Следующий этап – уменьшение процентного содержания сурьмы до оптимальной концентрации. Такой подход позволил создать малообслуживаемые аккумуляторы: в них уже намного реже требовался долив воды.
3. Затем для покрытия пластин начал использоваться металлический кальций – так появились кальциевые АКБ (они же Са-Са). Кальций серьезно изменил параметры эксплуатации батарей: в прежних моделях потери воды из-за электролиза на 12 В требовали постоянного долива, а кальциевые лигатуры позволили повысить этот порог до 16 В. Благодаря этому появилась возможность делать необслуживаемые аккумуляторы в полностью герметичном, неразборном корпусе.

Классификация по типу электролита

Обычная жидкостная технология, при которой в аккумулятор заливался раствор кислоты и воды, вызывала много нареканий. Например, чувствительность к наклонам и вибрации. Необходимость обслуживать аккумулятор тоже не добавляла удовольствия от его эксплуатации. В общем, этой технологии было, куда расти.

На смену пришла AGM технология. В AGM аккумуляторе электролит «связывается» волокнистыми прослойками-сепараторами. Таким образом аккумулятор получает дополнительные преимущества: сепараторы сжимают активный слой и не дают ему отставать от пластин, имеют большую проводимость, чем жидкость и способствуют выдаче более мощного тока.

Области применения АКБ

Аккумуляторные батареи получили широчайшее распространение во всех видах технических устройств. Без них не обходится ни одно портативное электронное устройство: от наручных часов до ноутбуков. Даже в простых электрических фонарях производители предпочитают использовать встроенные АКБ вместо сменных элементов питания. Не стали исключением и автомобили. В машинах привычных конструкций автомобильный аккумулятор используется для запуска двигателя и бесперебойного питания бортовой электрики и электроники. В набирающих всё большую популярность гибридных и электромобилях аккумуляторы играют ещё более важную роль. Причём в этом случае требования, предъявляемые к устройству АКБ автомобиля, ещё выше.

Принцип работы автомобильного аккумулятора

А теперь рассмотрим, как работает стандартный аккумулятор автомобиля.

Принцип функционирования АКБ основан на взаимных преобразованиях электрической и химической энергии электролита. При разряде химический потенциал преобразовывается в электрический, при зарядке происходит обратный процесс: поступающее от генератора электричество способствует обратному преобразованию и, соответственно, накоплению химической энергии.

Достаточно подключить к АКБ внешнюю нагрузку, чтобы активировать процесс химической реакции между электролитом и пластин, в результате которой кислота связывается со свинцом, образуя сульфат свинца и понижая количество кислоты в электролите. Процесс сопровождается возникновением ЭДС, или электрического тока, который и снимается с клемм батареи.

При функционирующем генераторе принцип работы аккумуляторной батареи заключается в обратном процессе. Под воздействием тока сульфат свинца распадается на свинец (двуокись свинца в случае положительной пластины) с выделением серной кислоты. Плотность электролита при этом увеличивается, поскольку соляная кислота тяжелее воды.

Процесс зарядки должен контролироваться. При недостаточно высоком напряжении батарея не будет заряжаться полностью, что чревато преждевременным выходом из строя источника питания. Чрезмерное напряжение тоже опасно, поскольку при этом процесс электролиза протекает намного активнее, и при дефиците кислоты начинается процесс разложения воды на атомарные составляющие (газообразный кислород и водород), что приводит к снижению объёма электролита – он выкипает.

Когда в машине работает генератор, аккумулятор начинает заряжаться, а за уровнем напряжения следит соответствующий датчик – как только оно повышается сверх критичного уровня, генератор снижает или вовсе прекращает подачу тока на батарею.

Теоретически при отсутствии нагрузки аккумулятор должен пребывать в нейтральном состоянии, но в действительности существует ток саморазряда, приводящий к постепенной разрядке АКБ. Скорость этого процесса зависит от многих факторов. В числе основных – конструктивные особенности аккумулятора, а также температура окружающей среды (чем она выше, тем больше ток саморазряда).

Таков вкратце принцип работы аккумулятора современного автомобиля. Усилия производителей сосредоточены над совершенствованием конструкции АКБ и повышении их эффективности.

Цикл заряда батареи

Для начала зарядки от клемм аккумулятора необходимо отключить нагрузку. На свободные клеммы батареи подаётся постоянный ток со значением напряжения большим, чем выходное напряжение заряжаемого устройства. При осуществлении зарядки следует строго соблюдать полярность, то есть должны совпадать положительные и отрицательные контакты батареи и зарядного устройства

Важно учитывать, что устройство для зарядки необходимо выбирать с большей мощностью, чем сам аккумулятор, для того, чтобы преодолевать сопротивление оставшейся в нём энергии и производить электрический ток с направлением, противоположным току разряда. В результате обратимые химические реакции, протекающие в АКБ, поменяют своё направление

Рекомендуем: Тип, габариты и другие характеристики аккумулятора 18650

Для рассмотрения примера можно взять также никель-кадмиевую батарею. В реакцию вступают гидроксиды кадмия и никеля, образовавшиеся при цикле разряда. Продуктами этой реакции будут оксид-гидроксид никеля, вода и восстановленный кадмий.

Из всего вышесказанного следует, что во время рабочего цикла меняется только химический состав электродов. Электролит лишь создаёт требуемую для протекания реакций среду. С течением времени он может испаряться, что не самым лучшим образом скажется на продолжительности работы батареи. Рассмотренный принцип работы верен для любого типа аккумуляторов, будет изменяться только химический состав электродов и электролита.

Маркировка аккумуляторных батарей

Рисунок 15 – Маркировка аккумуляторных батарей: 1 – обозначение типа батареи, 2 – товарный знак завода-изготовителя, 3 – номинальная емкость, А·ч, 4 – ток холодной прокрутки, А, 5 – номинальное напряжение, В, 6 – дата изготовления, 7 – масса батареи, кг, 8 – обозначение полярности, 9 – знаки безопасности, 10 – уровень электролита

Согласно ГОСТ Р 53165-2008 обозначение типа батареи включает:

1. – цифра, указывающая число последовательно соединённых аккумуляторов в батарее (3, 6 или 12)
2. – буквы, характеризующие назначение батареи по функциональному признаку (СТ – стартерная)
3. – число, указывающее номинальную ёмкость батареи в ампер-часах (55)
4. – буквы, обозначающие конструкторско-технологическое исполнение (N – с нормальным расходом воды, L – с малым расходом воды, VL – с очень малым расходом воды, VRLA – с регулирующим клапаном)

На батареи наносят символы безопасности (таблица 1).

Таблица 1 — Символы безопасности

Похожие записи:

Рейтинг беспроблемных авто на вторичном рынке Замена ремня грм ваз 2110 8/16 клапанов инжектор Шкода рапид 2020 года, комплектации и цены нового кузова в россии! (официальный прайс-лист) Правила регистрации нового автомобиля в гибдд в 2021 году Bmw x6 (бмв х6) Советы, как проверить дату выпуска аккумулятора марки тюмень