Устройство аккумулятора автомобиля, характеристики, хранение

Аккумулятор или АКБ является наиболее важная деталь в любом транспортном средстве, где есть двигатель внутреннего сгорания. Производители предлагают большой и разнообразный выбор моделей. Перед покупкой необходимо изучить принцип работы, характеристики и важные параметры.

Цели и задачи аккумулятора

В автомобилях наиболее распространены аккумуляторные кислотные батареи. Они выполняют несколько главных функций:

1. Подача электрической энергии, которая поступает на стартер и запускает мотор. АКБ в течение 30 секунд подает пусковой ток.
2. Питание бортовой сети, когда возникает недостаточный уровень мощности от генератора.
3. Обеспечение автономного питания бортовой сети автомобиля.

Все аккумуляторы обладают определенным уровнем емкости и заряда. Когда начинает работать мотор, вся нагрузка на электропитание поступает на генератор. Он заряжает АКБ во время движения транспортного средства. Когда показатель мощности минимальный, к работе подключается батарея. В течение определенного времени АКБ может обеспечить необходимое автономное питание.

Когда двигатель достигает частоты вращения коленчатого вала в 1600-1800 оборотов в минуту и больше, генератор начинает работать в оптимальном режиме производительности. АКБ расположена в пространстве под капотом транспортного средства. В грузовых автомобилях батарею крепят к раме. Такое расположено выбрано потому, что кислота внутри устройства является агрессивной, опасной для здоровья. В процессе эксплуатации она может просачиваться через корпус, выделяться в атмосферу в виде газа. Именно поэтому автомобилистам нужно аккуратно обращаться с аккумулятором.

Обратите внимание! Наиболее безопасные АКБ, где отсутствует жидкий электролит.

Такие батареи не выделяют вредный пар, который может представлять угрозу для здоровья. Их используют в разных сферах. Одно из альтернативных мест для размещения стоит считать багажное отделение, место под сидением водителя.

Параметры и характеристики АКБ

Минимальный уровень напряжения автомобильной батареи составляет 12В. Такой мощности достаточно для осуществления питания бортовой сети. Если говорить про большегрузные автомобили, то в них устанавливают АКБ, где уровень напряжения составляет не меньше 24В.

В грузовиках устанавливают две батареи, которые имеют последовательное подключение. Емкость измеряется в Ампер-часах. Для легковых автомобилей оптимальный параметр в пределах от 40 до 130 А*ч. Емкость демонстрирует, в течение какого времени аккумулятор сможет давать энергию при нагрузке.

Еще один наиболее важный параметр – ток холодной прокрутки или пусковой ток. В зависимости от модели аккумуляторной батареи, она может выдавать значение от 250 до 1300А. Под током холодной нагрузки подразумевают уровень напряжения, которое выдает АКБ в течение 30 секунд при температуре окружающей среды в +18 градусов Цельсия. В других условиях параметр может изменяться. Особенно в зимний период времени.

Устройство

Стандартная модель аккумуляторной батареи состоит из 6 небольших аккумуляторов.

Все они помещаются в один корпус и соединяются между собой. Такие отсеки еще называют банками. Каждая из них имеет уровень напряжения в 2,1-2,2В. Последовательное соединение банок осуществляется с использованием свинцовых перемычек. В результате уровень напряжения может повышаться до 13,2В.

Можно выделить несколько основных элементов аккумуляторной батареи:

• корпус, который изготовлен из высококачественного и прочного пластика;
• крышка;
• отрицательные пластины или электроды;
• положительные пластины;
• перемычки, которые предназначены для соединения отсеков;
• электролит в жидком состоянии.

По своему устройству аккумуляторная батарея состоит из сепараторов, положительного и отрицательного вывода. Внутри есть заливные пробки, если устройство можно обслуживать, проверять уровень электролита.

Крышка и корпус АКБ

Для изготовления крышки и корпуса используют высококачественный, прочный пластик. Материал демонстрирует высокий уровень устойчивости к воздействию кислоты. В каждой банке предусмотрены пластины из свинца. Они являются электродами.

Пластины

Отрицательная пластина изготовлена из губчатого свинца. Ее называют катодом. Положительная пластина выполнена из диоксида свинца – это анод. Чтобы батарея не разряжалась в течение короткого времени, производители не используют чистый свинец. Они добавляют различные присадки.

Еще несколько лет назад во время производства использовали около 5% сурьмы. Но процесс сульфатации происходил быстро. В современных моделях жидкостных аккумуляторах добавлен кальций. Он способен снизить процесс сульфатации, повысить уровень емкости аккумуляторной батареи до 70%. Гелевые или AGM аккумуляторы состоят из чистого свинца. Он позволяет увеличить уровень мощности, отдаваемый пусковой ток до 1300А.

Электролит

В каждую банку заливается электролит для обеспечения работы. Это специальная смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Соотношение двух веществ составляет 35:65. Показатель плотности электролита варьируется в пределах 1,23-1,31 к/см³. Чем выше этот показатель, тем устойчивее батарея к сильному морозу.

Сепаратор

В простые модели жидкостных аккумуляторов производители между пластинами устанавливают сепаратор. Он выполняет функцию разделения. Сепараторы изготавливают из нейтрального пластика, который устойчив к агрессивной среде. Пластины предназначены для разделения положительных и отрицательных электродов, чтобы между ними не произошло короткое замыкание.

Для изготовления сепараторов используют ревертекс или эбонит. Каждый элемент называется диэлектрической прослойкой. В современных моделях АКБ, сепараторы изготовлены из микроволокна. Материал является высокотехнологичным. Он способен надежно удерживать электролит внутри корпуса. Благодаря этому он не будет вытекать, испаряться. Пластины заворачиваются в микроволокно, напоминают вид конверта. Они плотно прижимаются друг к другу.

Клеммы и пробки

Для производства клемм аккумулятора используют свинец. К ним присоединяют контакты. Если модель аккумуляторной батареи является обслуживаемой, на корпусе расположены заливные пробки. Их количество полностью соответствует банкам. В пробки заливают дистиллированную воду по мере необходимости.

Принцип работы аккумуляторной батареи

Постоянная электрохимическая реакция возникает между электролитом и пластинами. Когда происходит разряд, химическая энергия преобразовывается в электрическую. При разряде все происходит наоборот. Когда аккумуляторная батарея подключается к потребителям энергии, начинает происходить разрядка.

В процессе работы АКБ, на катод поступает восстановление диоксида свинца. На аноде происходит процесс окисления. В результате данной реакции образовывается сульфат свинца. Этот процесс называется сульфатацией. Из серной кислоты имеет свойство выделяться водород. Он имеет свойство вступать в реакцию с кислородом, который поступает из положительно заряженной пластины. При образовании воды серная кислота начинает постепенно расходоваться. В результате происходит снижение показателя плотности электролита.

При разряжении батареи, процесс выполняется в обратном порядке. Серная кислота в таком случае восстанавливается, повторно появляется диоксид свинца. Функционирование АКБ рассчитано на постоянные циклы разряда и заряда. Если допустить глубокое разряжение батареи, процесс в большинстве случаев становится необратимым. Внутри банок останется только сульфат свинца и вода. По этой причине нужно регулярно следить за текущим уровнем заряда, чтобы предотвратить серьезную неисправность.

Правила хранения и заряда

Когда автомобильный аккумулятор запускает стартер и мотор, он начинает заряжаться от генератора. Если снять АКБ, его можно подключить к зарядному устройству. Для хранения батареи с внутренним жидким электролитом, необходимо ставить ее на горизонтальную поверхность. Водителю нужно обеспечить температурный режим от -15 до +5 градусов Цельсия. Такое требование связано с тем, что электролит может вытекать. При этом осыпание пластин нередко приводит к короткому замыканию дна банок.

Разный температурный режим также оказывает влияние на функционирование аккумуляторной батареи.

При повышенной температуре мощность и токоотдача увеличивается. Устройство начнет быстрее разряжаться. В результате водитель отметит повышение расхода воды внутри устройства. Электролит по своим свойствам не замерзает в холодное время года. Но при большом морозе внутри могут появиться кристаллы, которые негативно сказываются на работе, приводят к серьезной поломке.

В сильный мороз химические процессы сразу замедляются, происходит снижение пускового тока. В результате снижается и емкость батареи. Именно поэтому водители часто сталкиваются с проблемами с запуском мотора в зимнее время.

Разновидности аккумуляторов

Современные модели аккумуляторных батарей условно разделяются на обслуживаемыми и необслуживаемыми. Можно выделить следующие виды:

• аккумуляторные батареи с жидким электролитом;
• EFB;
• AGM;
• гелевые.

Аккумуляторы, оснащенные жидким электролитом, относят к категории обслуживаемых. Автомобилист может самостоятельно отслеживать уровень электролита, его показатель плотности и емкости батареи. Средний срок эксплуатации составляет до 5 лет, в зависимости от условий. К преимуществам относят доступную стоимость. Такие аккумуляторные батареи сегодня являются наиболее распространенными.

EFB аккумуляторы

Батареи, изготовленные по EFB технологии, появились несколько лет назад. Внутри находится жидкий электролит, но пластины дополнительно заворачивают в микроволокно. Материал имеет свойство впитывать электролит, поэтому площадь контакта с пластинами увеличивается в несколько раз.

К преимуществам стоит отнести повышение показателя емкости, уровня мощности. Объем электролита снижается по сравнению с классическими аккумуляторными батареями. Именно поэтому они относятся к необслуживаемому типу. Средний срок эксплуатации составляет до 4-5 лет. Батареи представлены в средней ценовой категории.

AGM

Аккумуляторы AGM относят к категории необслуживаемых батарей. Они имеют полностью герметичный корпус, внутрь которого не может проникнуть пыль, влага. На поверхности пластина предусмотрены клапаны для отвода газа. Между пластинами расположено стекловолокно, внутри которого находится электролит. Благодаря такой технологии производители смогли добиться значительного замедления процесса сульфатации. Батареи не подвержены полному разряжению в процессе эксплуатации. Их средний срок эксплуатации составляет до 10 лет. К недостаткам относят повышенную стоимость и невозможность обслуживания.

Гелевые

Такие батареи также относят к категории необслуживаемых. Внутрь электролита добавляются вещества, которые способствуют сгущению. Жидкость выступает в роли сепаратора между пластинами. Срок эксплуатации составляет до 10 лет, но при этом водитель должен обеспечить полноценный уход. Аккумуляторная батарея не боится глубокого разряда. Единственный недостаток заключается в повышенной чувствительности к перезаряду и короткому замыканию. Аккумуляторные батареи стоят в 4 раза дороже, чем классические АКБ.

Где еще могут использоваться АКБ

Аккумуляторные батареи часто применяют в качестве дополнительного или основного источника питания. К особенностям относят повышенную надежность, простоту в использовании и обслуживании. Благодаря этому они нашли широкое распространение в следующих сферах:

• производство автомобилей;
• обеспечение освещения при возникновении аварийного состояния;
• для функционирования переносного электрического оборудования;
• для оснащения медицинского оборудования;
• для работы игрушек;
• подключение сигнализации в разных сферах использования;
• для питания телекоммуникационного оборудования.

Чтобы выбрать аккумуляторную батарею, необходимо обратить особое внимание на тип крепления.

Оно может располагаться снизу или сверху. Если батарею установить в верхней части, то для монтажа используют специальную рамку. Она полностью охватывает весь аккумулятор. В таком случае крепление осуществляют одной планкой и двумя шпильками для обеспечения надежной фиксации. Данный вид установки чаще применяют на автомобилях корейского и китайского производства.

Нижний вариант крепления используют на европейских моделях транспортных средств. Для этого на корпусе предусмотрен небольшой выступ. Он позволяет выполнить надежное прижатие АКБ к платформе. Фиксация осуществляется пластиной и винтом.

Аккумуляторная батарея является автономным источником для подачи электричества. Главная функция заключается в накоплении, сохранении и отдачи энергии. АКБ является наиболее важным элементом для обеспечения функционирования электрического оборудования транспортного средства.