Как работает автомобильный аккумулятор

Традиционная функция аккумулятора в моторном отсеке хорошо известна: без аккумулятора автомобиль не может быть запущен, Он попросту не заведеться. В нашей статье мы разберем, как работает автомобильный аккумулятор и как он устроен.

Как работает автомобильный аккумулятор?

Вот как работает традиционный автомобильный аккумулятор, говоря простым языком: два кабеля (отрицательный и положительный) подключают аккумулятор к автомобилю. Отрицательный кабель подключается к общему заземлению, а положительный кабель соединяет аккумулятор со стартером и другими необходимыми точками на автомобиле. Похожий принцип работы имеет аккумулятор Варта и многие другие подобные аккумуляторы.

Автомобильный аккумулятор на 12В состоит из шести последовательно соединенных ячеек. Перегородки отделяют элементы друг от друга, а раствор серной кислоты в воде (электролит) заполняет аккумулятор.

Каждая ячейка содержит отрицательные (свинцовые) пластины и положительные (диоксид свинца) пластины с изолирующими разделителями.

Химическая реакция между пластинами и кислотным раствором заставляет электроны течь от отрицательной пластины к положительной, создавая электрическую энергию.

Каждая ячейка производит около 2,1 вольт в результате упомянутой выше химической реакции. Поскольку элементы соединены последовательно, батарея выдает примерно 12,6 вольт.

Это напряжение покидает аккумулятор через клеммы аккумулятора. Клеммы аккумулятора подключаются к кабелям аккумулятора, которые, в свою очередь, подключаются к автомобилю.

При подаче электроэнергии на автомобиль аккумулятор начинает разряжаться. Это означает, что серная кислота начинает переходить от электролита к пластинам.

В процессе разряда электролит начинает терять серную кислоту, поэтому выходное напряжение аккумулятора снижается. По этой причине генератор переменного тока используется для подзарядки аккумулятора во время движения автомобиля.

Перезарядка аккумулятора удаляет серную кислоту с пластин, восстанавливая электролит до раствора нормальной крепости.

Свинцово-кислотные батареи иногда называют «аккумуляторными батареями», потому что они постоянно разряжаются и должны заряжаться генератором переменного тока. Теперь вы знаете, по какому принципу работают все автомобильные аккумуляторы, включая аккумуляторы Старт Стоп, которые можно приобрести, перейдя по ссылке.

Рейтинг автомобильных аккумуляторов

Автомобильные аккумуляторы имеют несколько номиналов, и все они относятся к емкости батареи – количеству электроэнергии, которую батарея может обеспечить при определенных условиях.

Емкость в первую очередь зависит от количества пластин, используемых внутри ячеек батареи. Различные номиналы автомобильных аккумуляторов включают:

• Амперы холодного пуска (CCA). Оценка CCA – это наиболее распространенный метод оценки батареи. Он указывает количество ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать в течение 30 секунд при -17 градусах Цельсия, не падая ниже 7,2 вольт.
• Пусковой ток (CA) Рейтинг CA указывает количество ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать в течение 30 секунд при 0 градусах Цельсия, не падая ниже 7,2 вольт. Рейтинг CA по сути то же самое, что и другой тип рейтинга, называемый судовым током запуска. Рейтинг в ампер-часах (более старый метод измерения) показывает, сколько ампер батарея может выдать за определенный период времени.
• Резервная емкость – это промежуток времени (измеряется в минутах), в течение которого 12-вольтовая батарея может подавать 25 ампер, прежде чем упадет ниже 10,5 вольт.

Еще один важный фактор – это размер группы батарей. Правильный размер группы гарантирует, что аккумулятор физически поместится в конкретном автомобиле. (К слову аккумулятор 40 ач обладает довольно неплохими показателями).

Что делает аккумулятор в вашем автомобиле?

Аккумулятор в вашем автомобиле выполняет две основные функции:

• Провернуть двигатель, чтобы запустить его.
• Подачу электроэнергии к транспортному средству, когда генератор не обеспечивает достаточную (или никакую) выходную мощность.

Аккумулятор также действует как конденсатор, сглаживая пульсации тока и защищая чувствительную бортовую электронику автомобиля.

Два кабеля (отрицательный и положительный) подключают аккумулятор к автомобилю. Отрицательный кабель подключается к общему заземлению, а положительный кабель соединяет аккумулятор со стартером и другими необходимыми точками на автомобиле.

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока?

Некоторые люди задаются вопросом, производит ли автомобильный аккумулятор электричество переменного тока (AC) или постоянного тока (DC). Ответ таков: автомобильные аккумуляторы всегда производят постоянное напряжение.

Генератор, с другой стороны, вырабатывает переменное напряжение. Вот почему генератор переменного тока должен содержать полупроводники, называемые диодами, которые преобразуют переменный ток в постоянный.

В чем разница между переменным и постоянным током?

Разница между переменным и постоянным током состоит в том, что постоянный ток течет только в одном направлении, тогда как переменный ток многократно меняет направление.

Какие бывают типы автомобильных аккумуляторов?

До сих пор мы обсуждали традиционные свинцово-кислотные батареи. Но есть и другие типы автомобильных аккумуляторов на 12 В. Общие типы включают:

Свинцово-кислотный аккумулятор

Большинство 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов являются свинцово-кислотными. Этот тип аккумулятора также известен как свинцово-кислотный аккумулятор (FLA), поскольку он содержит жидкий электролит.

Абсорбированный стеклянный мат (AGM)

Еще одна конструкция, которая становится все более распространенной, – это аккумулятор AGM. Вместо жидкого электролита кислота в аккумуляторе AGM абсорбируется в сепараторе.

Обычно этот тип батареи используется в приложениях с высокой зарядной емкостью.

Усовершенствованная залитая батарея (EFB)

Аккумуляторы EFB используются в автомобилях с технологией запуска/остановки двигателя. По сути, EFB – это тип залитой батареи, который более прочен, чем традиционный свинцово-кислотный аккумулятор.

Схожі записи:

Автомобильный аккумулятор (АКБ). Общее устройство аккумулятора

Помощь проекту

Вам понравился наш сайт? Вы желаете помочь проекту или же хотите отблагодарить нас? Это сделать легко! Просто оставьте ссылку на понравившуюся вам статью на любом сайте, где вы часто общаетесь. Это может быть личная страница в соц. сетях, личный блог, городской или тематический форум. Мы будем вам благодарны за ваш вклад в развитие проекта.

Неотъемлемой частью каждого автомобиля является аккумуляторная батарея, которая предназначена для питания электрических цепей управления и сервиса бортовой сети, когда двигатель автомобиля не работает. Но самое главное,- приводить в действие стартер, во время заводки авто. Аккумуляторная батарея включается в буфер с автомобильным генератором и во время движения, или просто работы двигателя, является нагрузкой для генератора. Но как только вся совокупная электрическая нагрузка превысит мощность выдаваемую генератором, в действие «вступает» аккумулятор и поддерживает напряжение бортовой сети на уровне 12 вольт.

Обычно для автомобилей применяются кислотно-свинцовые аккумуляторы, которые имеют напряжение 12 вольт и различаются только по емкости заряда. Автомобильный аккумулятор должен обладать несколькими важными параметрами.

1. Иметь малое внутренне падение напряжения
2. Иметь небольшой саморазряд во время эксплуатации
3. Иметь способность выдавать большие токи
4. Иметь небольшие габариты и минимальное обслуживание.

Всем этим параметрам и соответствует кислотно-свинцовый аккумулятор, об устройстве которого поговорим ниже.

Устройство аккумулятора автомобиля

Аккумулятор, с номинальным напряжением в 12 вольт состоит из (обычно 6) независимых друг от друга аккумуляторов (банок) меньшего напряжения (2 вольта), собранных в одном корпусе и соединенных последовательно между собой.

1. Банка аккумулятора представляет собой набор разно полюсных пластин, которые изолированы друг от друга кислотоупорными сепараторами.
2. Корпус аккумулятора изготавливается из кислотоупорных пластмасс или эбонита. В корпусе имеется отсеки для установки банок аккумулятора.
3. Полюсная пластина изготавливается из свинца и имеет вид решетки, в ячейки решетки впрессовывается специальный состав (активное вещество) пористой структуры, для увеличения площади соприкосновения с электролитом. Активное вещество изготавливается из свинцового порошка, с добавлением серной кислоты. В отрицательные пластины добавляется еще сернокислый барий. Во время формирования аккумулятора пластины заряжаются, и активное вещество в плюсовых пластинах превращается в диоксид свинца, а в отрицательных – в губчатый свинец.
4. Электролит заливается в банки аккумулятора и служит для движения заряженных частиц от полюса к полюсу. Изготавливается из серной кислоты и очищенной воды (дистиллированной).

Принцип работы аккумуляторной батареи

Физика процесса работы аккумулятора очень проста, при подключении нагрузки, в аккумуляторе начинается движение заряженных частиц, что приводит к появлению тока. В условиях заряда от генератора или зарядного устройства, напряжение заряда превышает номинальное значение напряжения аккумулятора, и движение частиц происходит в обратном направлении.

Share

Twitter

Поделиться

Как работает автомобильный аккумулятор?

Свинцово-кислотный аккумулятор, питающий большинство современных автомобилей, существует уже 150 лет. Базовая технология и конструкция почти не изменились с тех пор, как ее изобрел французский физик Гастон Планте в 1859 году. Без него ваш автомобиль не более чем неподвижный кусок пластика и металла. Если вы когда-нибудь задумывались о том, как работает автомобильный аккумулятор, читайте дальше, чтобы узнать больше о том, как он помогает поддерживать бесперебойную и безопасную работу вашего автомобиля.

Как работает автомобильный аккумулятор?

Автомобильный аккумулятор использует свинцово-кислотную технологию для преобразования химической энергии в электричество. Это достигается за счет использования клеток, которые содержат и хранят энергию до тех пор, пока она не понадобится.

Большинство стандартных автомобильных аккумуляторов содержат шесть элементов, расположенных в ряд внутри пластикового корпуса. Каждая ячейка содержит пластину из диоксида свинца и пластину из свинца. Вместе они создают два вольта для каждой ячейки, поэтому ее часто называют 12-вольтовой батареей.

Ряды ячеек погружены в серную кислоту, которая вызывает химическую реакцию между двуокисью свинца и свинцовыми пластинами, в результате чего образуются сульфат свинца и ионы. Поскольку ионы свободно перемещаются вокруг свинцовых пластин, происходит другая химическая реакция, в результате которой образуется водород и сульфат свинца.

Движение ионов генерирует электричество, которое перемещается либо к положительному, либо к отрицательному выводу батареи. Два провода, которые подключаются к автомобильному аккумулятору, распределяют электричество по стартеру и другим жизненно важным электрическим системам.

Как заряжается автомобильный аккумулятор?

Устройство, называемое генератором переменного тока, заряжает аккумулятор во время движения автомобиля. Он генерирует электрический ток через ремень генератора, прикрепленный к двигателю, который превращает физическую энергию в электричество.

Когда ремень вращает генератор, он вырабатывает электричество, которое затем используется для питания электрических систем автомобиля. Часть энергии, которую он создает, отправляется обратно для пополнения батареи. Регулятор напряжения — это устройство, которое помогает поддерживать поток электроэнергии на оптимальном уровне и предотвращает перезарядку аккумулятора.

Какие существуют типы автомобильных аккумуляторов?

В большинстве современных автомобилей используется свинцово-кислотный аккумулятор. Это самый доступный и распространенный тип на рынке. Эта технология существует уже 150 лет и зарекомендовала себя как чрезвычайно надежная. В некоторых автомобилях, например в электромобилях, используются литий-ионные аккумуляторы, которые имеют другой химический состав и очень высокий уровень производительности и емкости.

Пусковые аккумуляторы. Все эти типы аккумуляторов предназначены для запуска двигателя и чаще всего используются в автомобильном и коммерческом автопарке. Пусковые батареи обычно имеют более тонкие, но более многочисленные пластины на ячейку, чем батареи глубокого цикла, что дает им большую площадь поверхности для большей начальной «пусковой» мощности.

Аккумуляторы глубокого разряда . Эти типы аккумуляторов чаще всего используются в тележках для гольфа и лодках, поскольку они обеспечивают постоянную мощность в течение длительного периода времени. Эти батареи, как правило, имеют более глубокую резервную емкость, которая обеспечивает более длительное время работы для многих электромобилей или дополнительных аксессуаров на транспортном средстве. Батареи глубокого цикла чаще всего имеют более толстые пластины, что приводит к меньшему количеству пластин на элемент, но к большей резервной емкости, чем у типичной стартовой батареи.

Аккумуляторы с жидкостными и сухими элементами (AGM) . Когда дело доходит до свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов, покупатели могут выбрать сухие или жидкостные аккумуляторы. В то время как основная операция такая же, разница в том, что батареи с сухими элементами имеют сепаратор из стеклянного мата, который поглощает и суспендирует электролит, в то время как влажные элементы погружают пластину в раствор электролита. Батарея Dry Cell обычно герметична и непроливаемая.

Сухая батарея позволяет устанавливать батарею в большем количестве мест, например, в багажнике, и в других конфигурациях, например, сбоку. Батарея с жидкостными элементами потенциально может пролить электролит, если это произойдет. Это сильно ограничивает размещение и позиционирование мокрого аккумулятора, безопаснее держать их в вертикальном положении под капотом автомобиля.

Что такое мощность запуска?

Для запуска двигателя вашего автомобиля требуется физическая мощность. Точное количество зависит от нескольких переменных, таких как объем двигателя, температура и тип двигателя. Эта мощность называется током холодного запуска (CCA) и представляет собой измерение, которое определяет общую мощность запуска батареи.

Формула CCA представляет собой число ампер, которое 12-вольтовая батарея может производить при температуре 0°F в течение 30 секунд, одновременно поддерживая напряжение 7,2. Чем выше рейтинг CCA батареи, тем выше ее способность запускать двигатель. Это важно, если вы живете и работаете в более холодном климате. Вообще говоря, чем холоднее снаружи, тем больше должна работать батарея, чтобы обеспечить мощность, необходимую для запуска двигателя.

Автомобильные аккумуляторы Continental

Мы надеемся, что это руководство помогло вам лучше понять, как работает аккумулятор. Компания Continental Battery уже более 85 лет поставляет нашим клиентам высококачественные аккумуляторы.

Мы стремимся развивать и поддерживать отличные и долгосрочные отношения с клиентами, подкрепленные нашей продукцией высшего качества. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о нашей компании и линейке автомобильных, морских аккумуляторов и аккумуляторов для гольф-каров.

Как работает автомобильный аккумулятор и как он устроен?

В этом артикуле содержится:

Традиционная функция аккумуляторной батареи в моторном отсеке хорошо известна: без аккумуляторной батареи невозможно запустить автомобиль. Помимо стартера, свечи зажигания, свечи накаливания, фары и электронные устройства требуют электроэнергии. Но как устроена батарея и как она работает?

Свинцово-кислотные аккумуляторы: компоненты и конструкция

Многие водители узнают о большом весе автомобильных аккумуляторов, когда покупают новый. Возможен вес от 10,5 кг до 30 кг. Причиной этого являются свинцовые пластины в элементах аккумулятора.

Компоненты и структура элемента батареи

Положительный электрод:

• Положительная пластина: В свинцово-кислотной батарее положительно заряженная пластина (активный материал) состоит из оксида свинца (PbO ₂ ), который погружается в электролит.
• Положительная сетка: Положительная сетка состоит из свинцового сплава и используется для удержания активного материала и в качестве токосъемника.

Отрицательный электрод:

• Отрицательная пластина: Отрицательно заряженная пластина (активный материал) состоит из чистого свинца (Pb), который также погружен в электролит.
• Отрицательная пластина: Как и положительная пластина, она также состоит из свинцового сплава и служит той же цели.

 

Электроды с разным зарядом разделены разделительным мешком.

Электролит представляет собой смесь серной кислоты (H ₂ SO ₄ ) и дистиллированной воды. Этот электролит может быть в жидкой форме (как в обычных жидкостных батареях или в усовершенствованной технологии EFB), в форме геля или в стеклянном мате (как в технологии AGM для новых систем старт-стоп).

Несколько положительных электродов образуют набор положительных пластин, а несколько отрицательных электродов образуют набор отрицательных пластин. Вместе набор негативных и позитивных пластин образуют блок пластин. Пластинчатый блок представляет собой аккумуляторную ячейку.

 

Обычная стартерная батарея состоит из 6 последовательно соединенных ячеек, каждая из которых имеет номинальное напряжение 2 В, что дает напряжение ровно 12,72 В, когда батарея полностью заряжена. Емкость и возможность холодного пуска батареи зависят от количества пластин на элемент.

Эмпирическое правило: Чем больше пластин содержит элемент и, следовательно, образует большую поверхность, тем большую мощность холодного пуска (CCA) может обеспечить батарея. Однако, если пространство в ячейке используется для меньшего количества, но более толстых пластин, стабильность цикла повышается. Это означает, что батарея рассчитана на более высокую производительность заряда (непрерывный процесс зарядки и разрядки).

Ячейки заключены в корпус из кислотостойкой пластмассы (полипропилен). В обычной батарее SLI она закрыта крышкой с лабиринтной системой, которая предотвращает утечку жидкости из батареи и отделяет жидкость от газа.

Ранние аккумуляторы имели резьбовые пробки, которые позволяли доливать в них дистиллированную воду. Современные батареи совершенно не требуют обслуживания. Воду не нужно, и нельзя доливать. Хотя аккумуляторы AGM по-прежнему имеют «односторонние заглушки», их нельзя открывать ни при каких обстоятельствах.

Функция автомобильного аккумулятора: химическая энергия превращается в электрическую

Автомобильный аккумулятор хранит энергию в химической форме и преобразует ее в электрическую энергию. В этом электрохимическом процессе четыре материала реагируют друг с другом:

• Водород (H)
• Кислород (О ₂ )
• Свинец (Pb)
• Сера (S)

Подключение внешнего потребителя запускает химическую реакцию в аккумуляторе:

• Электролит, смесь серной кислоты (H ₂ SO ₄ ), а дистиллированная вода разлагается на положительно заряженные ионы водорода (H ⁺ ) и отрицательно заряженные сульфат-ионы (SO ₄ ^2- ).
• В то же время электроны (2e ^– ) перемещаются от отрицательного электрода к положительному через внешнего потребителя.
• Чтобы компенсировать этот поток электронов, ионы сульфата перемещаются из электролита в отрицательный электрод, где они реагируют со свинцом (Pb) с образованием сульфата свинца (PbSO ₄ ).
• Сульфат свинца также образуется в положительном электроде: связь кислорода (O ₂ ) в оксиде свинца (PbO ₂ ) разрывается за счет переноса электронов, и кислород переходит в электролит. Оставшийся свинец (Pb) связывается с сульфатом (SO ₄ ) из электролита.
• Там кислород соединяется с водородом, образуя воду (H ₂ O). По мере расходования серной кислоты на образование сульфата свинца концентрация раствора электролита снижается. Когда концентрация серной кислоты падает ниже определенного уровня, аккумулятор необходимо перезарядить.
• При зарядке химические процессы идут в обратной последовательности. В конце можно найти исходные элементы: положительный электрод состоит из сульфата свинца (PbSO ₄ ), отрицательный электрод состоит из чистого свинца (Pb), а электролит состоит из разбавленной серной кислоты (H ₂ SO _{). 4} ). Поскольку этот процесс преобразования связан с потерями, батарея может выдержать только ограниченное количество циклов зарядки. Следовательно, срок его полезного использования ограничен.  

 

Проблемы со свинцово-кислотными аккумуляторами: сульфатация и кислотное наслоение

Если аккумулятор заряжается слишком низким напряжением или если он всегда работает при слишком низком напряжении (ниже 80%) кислоты происходит расслоение, также называемое стратификацией. Кислота в электролите расслаивается из-за плохого перемешивания. Различные плотности вызывают наслоение серной кислоты на дно и воды в верхней части батареи. Из-за этого для процесса разрядки и зарядки может быть использована только средняя часть электролита, т.е. только треть.

Возможная причина кислотного наслоения – в основном короткие поездки с одновременным использованием большого количества электропотребителей. В этом случае генератор не успевает зарядить аккумулятор.

 

Результат кислотного расслоения – сульфатирование. Если это происходит в батарее или если она не заряжается постоянно до необходимого уровня, сульфат свинца (PbSO ₄ ) кристаллизуется на электродах, образуя со временем более крупные кристаллические структуры. Этот процесс известен как «сульфатация». Кристаллизация предотвращает повторное превращение сульфата свинца в исходные компоненты свинец или оксид свинца, что приводит к предотвращению приема заряда и снижению мощности холодного пуска.

Острые кристаллы также могут повредить сепараторы или вызвать короткое замыкание в ячейках.

Чтобы противодействовать этому эффекту и предотвратить преждевременный выход батареи из строя, никогда не подвергайте батарею низкому уровню заряда в течение длительного времени. Для этого рекомендуется регулярно тестировать аккумулятор и при необходимости полностью заряжать его.

Хотите узнать больше об этой теме? Как правильно зарядить аккумулятор.

Новые аккумуляторные технологии: AGM и ионно-литиевые

До сих пор традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы занимали большую долю рынка. Однако рынок быстро меняется: инновационные аккумуляторные технологии для автомобилей с системой старт-стоп, такие как AGM, используют кислоту, связанную в мате, чтобы обеспечить большую циклическую стабильность и гарантировать надежную работу автомобилей с повышенным потреблением энергии.