Какие бывают типы аккумуляторов для автомобилей и чем они отличаются?

Размерность клемм

Размер аккумулятора никак не соответствует размерам его клемм, поэтому при выборе источника питания следует также обращать внимание на них тоже. Стандартным для большинства автомобилей является диагональное расположение токовыводов

Какой аккумулятор выбрать?

Подавляющее количество источников питания европейской и отечественной сборки имеют клеммы, похожие на столбики. Они могут различаться диаметром (плюсовая клемма всегда больше минусовой!), бывают стандартные и более меньшего диаметра. Стандартные клеммы также можно встретить на азиатских авто, конкретно — на японских. В Европе и России распространены более массово клеммы с меньшим диаметром.

Стоит отметить, что на рынке присутствуют и клеммы других типоразмеров, такие как: винтовые, под болты, плоскоугольные и другие

При выборе аккумулятора намного проще обратить дополнительное внимание на клеммы, чем в последствие заменять подводящие контакты

Устройство аккумуляторной батареи

В аккумуляторной батарее происходит преобразование химической энергии в электрическую. Химия в том, что взяли и поместили в раствор серной кислоты две пластины, состоящие из свинца, и на пластинах сделали выводы (рисунок 10.1). Подсоединили к выводам два провода от генератора, начали вращать его, чтобы тот выделял электрический ток и зарядили АКБ (пока аккумулятор заряжается, он является потребителем тока). В данном случае электрическая энергия преобразовалась в химическую – аккумулятор зарядился. Отсоединили от выводов генератор и подсоединили, например, лампочку, и она загорелась! Потому что начался процесс преобразования химической энергии в электрическую. Прелесть данной конструкции в том, что процессы зарядки и разрядки можно производить многократно. И если соблюдать основные, довольно несложные, правила эксплуатации АКБ, она может прослужить долгое время.

Простейший аккумулятор состоит из двух пластин, помещенных в корпус (его еще называют банкой), этот корпус заполнен раствором серной кислоты (который называется электролитом) и закрыт сверху крышкой. В крышке имеются отверстия, через которые выведены по два вывода от каждой из пластин (положительный и отрицательный).

Рисунок 10.1 Принцип работы аккумуляторной батареи.

Любая АКБ состоит из нескольких (чаще шести) простейших батарей, описанных выше. Почему именно шести? Бортовая сеть автомобиля рассчитана на 12 вольт, а значит и аккумуляторная батарея должна выдавать столько же. Ввиду своих габаритных размеров одна банка (две пластины) обеспечивает напряжение приблизительно в 2 вольта. Для получения 12 вольт положительные и отрицательные пластины соединяют последовательно и делают два общих вывода – положительный и отрицательный (смотрите рисунок 10.2).

Примечание
Аккумуляторная батарея должна иметь такие габаритные размеры, чтобы оптимально вписаться в ограниченное пространство моторного отсека автомобиля.

Рисунок 10.2 Устройство аккумуляторной батареи.

На многих современных автомобилях для предотвращения кражи головного модуля аудиосистемы существует своеобразная защита, которая блокирует аудиомагнитолу после отключения отрицательной клеммы от аккумуляторной батареи. Чтобы магнитола заработала, в нее необходимо ввести определенный код – ключ. Если вы приобретаете новый автомобиль, данный код вам вручат в салоне, если покупаете машину с рук, необходимо уточнить у владельца наличие такого кода.

Примечание
Стоит помнить, что в некоторых современных автомобилях после отключения АКБ и повторного подключения бортовой компьютер может вывести сообщение об ошибке, которое можно сбросить с помощью специализированного оборудования на СТО.

История

Впервые свет увидел аккумулятор в 1859 году. Изобретенный блестящим физиком и профессором имя которого Луи́ Гасто́н Планте́. Это имя широко известно в узких кругах. Человечество уже на протяжении 160 лет пользуется этим изобретением, которое серьезно облегчает жизнь каждого человека. Начиная от часов на руках и заканчивая сложными аппаратами поддерживающими жизнь в больницах.

С каждым годом электромобили сильнее заполняют улицы городов. Самый дорогой элемент такого транспорта — аккумуляторная батарея. Работали над созданием и усовершенствованием батарей ученые умы, такие как Томас Эдисон, Камилл Фор, Пейкер, и другие. Подобные исследования продолжаются по сегодняшний день.

Что такое тяговые аккумуляторы – устройство, особенности конструкции

В большинстве своем, это обычные свинцово кислотные аккумуляторы, предназначенные для длительного обеспечения электроэнергией устройств, потребляющих эту энергию. Процесс образования тока в тяговых АКБ такой же, как и стартерных: активная масса решеток электрода взаимодействует с электролитом, в результате чего на выходе появляется необходимое напряжение.

Устройство тяговых аккумуляторных батарей мало чем отличается от стартерных аналогов. Одна секция состоит из положительных и отрицательных решеток, разделенных между собой специальными прокладками – сепараторами. Прокладки эти изготовлены из диэлектрического материала (кислотостойкий полимер, пористая стеклоткань), что исключает короткое замыкание между электродами. Пространство между пластинами заполнено активным реагентом – электролитом.

Напряжение на электродах одной секции одинаково практически для всех батарей и составляет 2,3V. Чего не скажешь о силе тока, которая зависит от массы и размеров пластин, от их пористости, рабочей площади и материала изготовления. Чтобы АКБ выдавала нужное напряжение ее секции соединяются между собой последовательно. Так, для двенадцати вольтовой АКБ необходимо связать воедино 6 банок.

Тяговые аккумуляторные батареи достаточно тяжелы и занимают много места. Например, модель на 180 Ah имеет габариты – 850х650х400 и весит 600кг. Если сравнивать со знакомыми автолюбителям пусковыми АКБ, то по емкости, это равно трем автомобильным аккумуляторам на 60Ah, которые весят не более 20 кг каждый. Масса и размеры определяют ряд требований к материалам корпуса и его толщине. Как правило, это кислотостойкий диэлектрик – на современных устройствах чаще применяют полимеры.

AGM и GEL батареи

Эти разновидности батарей содержат гелеобразный электролит и более безопасны по сравнению с иными типами аккумуляторных батареек.

Они обладают устойчивостью к вибрациям, имеют невысокий саморазряд и крепкую конструкцию. Есть возможность эксплуатировать их в любой позиции, поскольку гель зафиксирован, а также хранить длительное время. Эксплуатационный ресурс при бережном обращении может достигать десяти лет.

Однако представленные АКБ чувствительны к глубоким разрядам и плохо приспособлены к функционированию во время холода.

Производство пластин электродов осуществляется из свинца с маленькой концентрацией кальция. Необходимо знать, что технические параметры и требования к обслуживанию у различных моделей этих аккумуляторов могут серьезно различаться, так что нужно сначала прочитать инструкцию и только затем применять их.

Гелевые батареи являются необслуживаемыми, защищены от коррозии клемм и протечки кислоты, стоят недорого и поэтому приобрели широкое распространение. Их устанавливают на различные транспортные средства.

Обслуживание аккумуляторной батареи

Недостаточно просто выбрать лучший автомобильный аккумулятор для своей машины. Нужно еще уметь правильно его обслуживать. Ниже приводятся советы по обслуживанию аккумулятора, следуя которым вы увеличите срок его эксплуатации.

Периодическая подзарядка. Нельзя хранить аккумулятор разряженным, обязательно делать подзарядку после глубокого разряда и периодически проводить КТЦ (контрольно-тренировочный цикл);
Следить за исправностью электрической проводки и потребителей тока в бортовой сети авто

Особенное внимание должно уделяться исправности генератора и регулятора напряжения. Они оказывают прямое воздействие на состояние аккумулятора;
Проверка уровня электролита

Ни в коем случае нельзя допускать ситуации, когда аккумулятор эксплуатируется с уровнем электролита ниже пластин. Электролит должен быть залит на 10─15 миллиметров выше уровня пластин;
Подготовка автомобиля к зиме. Помимо зарядки аккумулятора нужно еще провести ряд мероприятий с автомобилем. Сюда относится замена свечей, заливка синтетического масла, приведение в порядок системы зажигания. Работа аккумулятора зимой и так затруднена. Поэтому не нужно создавать для него дополнительных проблем;
Не допускать коррозии клемм. Клеммы нужно хорошо затягивать и при появлении окисления зачищать эти места наждачной бумагой. Рекомендуется покрывать клеммы и выводы специальным составом;
Контроль плотности электролита. Полностью заряженный автомобильный аккумулятор должен иметь плотность 1,27 гр./см3. В зимний период плотность можно довести до 1,29 гр./см3. Ориентироваться в параметрах электролита поможет ;
Чистота автомобильного аккумулятора. Хотя бы верхнюю часть батареи рекомендуется держать в чистоте. Масло, пыль, подтеки электролита – все это на поверхности АКБ превращается в проводник и приводит к разряду батареи;
Осмотр. Периодический осмотр аккумулятора позволит своевременно найти повреждения, неполадки, загрязнения, нарушения контактов клемм аккумулятора и т. п.;
Хранение. При длительном простое рекомендуется снять АКБ с автомобиля, провести зарядку и хранить отдельно.

Российский стандарт маркировки аккумулятора автомобиля

Российский стандарт имеет обозначение ГОСТ 0959 — 2002 «Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для автотракторной техники. Общие технические условия». В соответствии с ним маркировка автомобильных аккумуляторов делится на четыре части, которые условно можно разделить на четыре же цифры. В частности:

• Количество «банок» в АКБ. Большинство аккумуляторов для легковых машин имеет на этом месте цифру 6, поскольку именно столько банок по 2 Вольта имеется у стандартной батареи (6 штук по 2 В дают общих 12 В).
• Обозначение типа АКБ. Самое распространенное обозначение будет «СТ», что означает «стартерный».
• Емкость АКБ. Она соответствует числу, стоящему на третьей позиции. Это может быть значение от 55 до 80 Ампер·часов (далее — А·ч) в зависимости от мощности двигателя машины (55 А·ч соответствует движку объемом около 1 л, а 80 А·ч — для 3-х литрового и даже больше).
• Исполнение аккумулятора и тип материала его корпуса. На последнем месте, как правило стоит одна или несколько букв, которые расшифровываются следующим образом.

Пример такой маркировки с расшифровкой приведен на изображении ниже

Ниже приведен пример маркировки российской АКБ на этикетке

1 — Осторожно кислота. 2 — Взрывоопасно

3 — Беречь от детей. 4 — Огнеопасно. 5 — Беречь глаза.6 — Читать инструкцию. 7 — Знак переработки. Подлежит повторной переработке. 8 — Орган сертификации. 9 — Обозначение особенности утилизации. Не выбрасывать в отходы. 10 — Знак EAC подтверждает соответствие продукции нормам стран Таможенного союза. 11 — Материал что используется в элементах при производстве аккумуляторной батареи
Важно при последующей утилизации АКБ. Также могут быть другие дополнительные значки которые свидетельствуют о примененной технологии
12 — 6 элементов в батарее. 13 — Аккумулятор является стартерным (для пуска двигателя автомобиля). 14 — Номинальная емкость батареи. В данном случае она составляет 64 Ампер-часов. 15 — Расположение плюсовой клеммы на АКБ. Полярность. В данном случае «left». 16 — Номинальная емкость А·ч. 17 — Ток разряда при -18°C по европейскому стандарту, он же «ток холодного пуска». 18 — Масса АКБ. 19 — Технические условия производства, соответствие стандартам. 20 — Государственный стандарт и сертификация. 21 — Адрес предприятия изготовителя. 22 — Штрих-код.

Пусковой ток не указывается явно на шильдике. Однако информация о нем обязательно есть в наклейках возле упомянутой таблички. Например, надпись «270 А» или похожее значение.

Таблица соответствий типа аккумулятора, его силы разрядного тока, минимальной продолжительности разряда, габаритных размеров приведена ниже

На российских АКБ «плюс» располагают на левой клемме, а «минус» на правой (если смотреть на аккумулятор спереди, со стороны наклейки).

Показатели, влияющие на емкость

Емкость аккумулятора не является одиночным показателем, который независим. На самом деле он прямо зависит от многих параметров АКБ. К ним можно отнести резервную, энергетическую емкость. Они прямо влияют на номинальное значение.

Энергетическая

Такой показатель АКБ, как энергетическая емкость измеряется в Вт/элементах. Этот параметр указывает на то, что аккумулятор способен отдавать заряд на протяжении некого периода времени с постоянной мощностью. Как правило, временной промежуток составляет 1/4 часа или менее. Такой параметр наиболее популярен за рубежом, но сейчас набирает известность и в России.

Для того, чтобы приблизительно рассчитать энергетическую емкость аккумулятора, которая измеряется в Ампер-час, обозначается как Вт/ч, нужно воспользоваться формулой:

В расчете емкости аккумулятора используются такие обозначения, как:

• Q – энергетическая емкость АКБ, получаемая в ходе расчётов;
• W – объем аккумулятора, Вт/ч.

По итогу получается простое разделение временного промежутка. При покупке аккумуляторов стоит смотреть на обозначения его энергетического объема.

Резервная

Также у АКБ есть еще один параметр, который характеризует его работоспособность. К ней относится резервный объем батареи. Как правило, такой параметр характерен для аккумуляторов автомобилей.

Эта характеристика говорит о том, что АКБ способно питать движущийся автомобиль, его устройства в то время, когда штатный генератор авто вышел из строя. Резервная измеряется во времени (минуты), за которое разряжается акум с током величиной 25 А.

Для вычисления номинальной емкости АКБ по известным показателям резервной используют следующую формулу:

В уравнении используются такие обозначения емкости:

• Q – номинальная;
• Т – резервная.

Аккумулятор

Для понимания принципа работы аккумулятора необходим небольшой исторический экскурс появления химических элементов питания. Первый прообраз батарейки датирован 1800 годом. Его создал Аллесандро Вольта. Погрузив две пластины разных металлов в кислоту (цинк и медь), он получил постоянный ток на них. Проводя опыт наблюдалось постепенно растворение цинковой пластины, а медная покрывалась пузырьками газа. Название подобного элемента питания — «Вольтов столб».

Устройства хранения энергии работают похожем методом, только химические реакции частично обратимы, пущенный обратно движению тока разряда электрический ток восстанавливает химический состав металлов пластин.

Основа любого сохраняющего заряд устройства — две пластины химически разных металлов соединённых прослойкой электролита. Такая прослойка бывает жидкой (к примеру, свинцовые варианты), бывает пористой массой пропитанной электропроводящим составом. Материал изготовления пластин электродов батареи определяет характеристики аккумулятора. Для свинцовых накопителей, использующихся для автотранспорта одна пластина из свинца, вторая состоит из его диоксида. Такие устройства помечаются, символами Pb на корпусе. Для самых распространённых среди бытовой техники ионно-литиевых источниках питания (Li-Ion) используется один алюминиевый электрод, а второй медный.

Несколько таких сборок пластин, электрически соединённых между собой называются батареей. Сборка необходима для получения необходимого вольтажа. Характеристики аккумуляторных батарей непосредственно зависят от того какие характеристики аккумулятора присутствуют на каждой паре металлических пластин.

Все распространенные виды накопителей энергии:

Таблица не является абсолютно полной, так как постоянно разрабатываются новые виды батарей.