Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля

Характеристика необслуживаемого аккумулятора

Маркировка аккумулятора Сегодняшний уровень технического развития дал возможность фирмам автопроизводителям использовать наиболее совершенные и качественные аккумуляторы — необслуживаемые аккумуляторные батареи.

Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля имеет характерные особенности, дающие приятную возможность потребителям уделять данной батарее минимум внимания.

Обслуживание автомобильного аккумулятора

Стоит обозначить, что необслуживаемый аккумулятор – это современный источник энергии, который в своем устройстве не предполагает и не имеет специальных отверстий для доливания воды или электролита, корпус данных батарей полностью герметичен.

С момента разработки автомобильного аккумулятора прошло более 150 лет и его базовое устройство остается без изменений для любого типа АКБ по настоящее время. Главными элементами АКБ являются: кислота и свинцовые пластины.

Типы современных АКБ

Устройство современного аккумулятора автомобиля отличается от источников тока, изготавливаемых в прошлом столетии, прежде всего, по наличию необслуживаемого корпуса. Практически все АКБ, предназначенные для легкового автотранспорта, выпускаются без пробок в верхней крышке. К такому технологическому решению удалось прийти только после того, как было снижено газообразование внутри корпуса батареи. Таким неоспоримым достоинством обладают АКБ следующих типов:

Кальциевые (Ca/Ca).
Гибридные.
Гелевые.
Литий-ионные.
Щелочные.

Устройство АКБ без пробок позволяет уменьшить временные затраты на , а также продлить срок годности изделия.

представляют собой средние по качеству батареи. Отрицательные пластины таких аккумуляторов также изготавливаются по кальциевой технологии, а положительные – из сурьмянистого сплава. Гибридные изделия существенно дешевле кальциевых АКБ, а зарядный ток на их контакты можно подавать с использованием даже старых моделей ЗУ.

В аккумуляторный электролит представляет собой желеобразную массу.

Благодаря такой особенности батарея может прослужить более десяти лет, а при глубоком разряде рабочая поверхность пластин длительное время не будет покрываться оксидным слоем.

AGM- аккумуляторы представляют собой устройство, которое очень напоминает гелевую конструкцию АКБ. В корпусе из пластика находятся свинцовые пластины, которые погружены в ватоподобную стекловолоконную массу, которая пропитывается электропроводящим составом. Благодаря использованию такой технологии удаётся также добиться низких показателей испарения жидкости, а также устойчивости к механическому воздействию.

Литий-ионные аккумуляторы могут состоять только из ионов этого металла, поэтому при эксплуатации батарей значительно снижается вероятность их воспламенения даже под большой нагрузкой.

Благодаря этому преимуществу их можно использовать не только в качестве накопителя электроэнергии для машин с двигателем внутреннего сгорания, но и как основной источник энергии для электромобилей.

В современных , также как и раньше, в качестве электролита используются едкий калий и едкий натрий. Достоинства таких батарей заключается в том, что в процессе эксплуатации не происходит снижения количества химических веществ внутри корпуса. Кроме этого, изделия имеют минимальный саморазряд и длительный срок эксплуатации. В различных самоходных установках такие модели АКБ применяются, в основном, в качестве тяговых аккумуляторов.

Принцип работы аккумулятора несложен, но разобраться в нём всё-таки стоит. Несмотря на то, что в необслуживаемую АКБ невозможно даже долить воды, знание особенностей процесса зарядки и разрядки, позволит не допустить серьёзных ошибок во время эксплуатации батареи.

Правила хранения и эксплуатации

Мероприятия, проводимые в процессе эксплуатации подразделяют на три группы – ежедневные, еженедельные и ежемесячные:

В ходе эксплуатации тяговые АКБ необходимо ежедневно полностью заряжать после разряда, контролировать количество электролита и при необходимости доливать воду.
Раз в неделю аккумулятор следует осмотреть на наличие повреждений, очистить от поверхностных скоплений грязи, желательно сделать выравнивающий заряд.
Раз в месяц необходимо проверить работоспособность ЗУ, проконтролировать плотность электролита во всех секциях аккумулятора, и напряжение на выходах.

Функционирование тяговой батареи напрямую зависит от залитого в нее электролита. Поэтому, более предпочтительно, чтобы заправка электролитом осуществлялась в условиях завода изготовителя.

Главные условия правильного хранения:

Помещения для хранения должны быть сухими, не промерзать, в близи АКБ не должны находиться источники тепла.
Во время хранения не доводить саморазряд до уровня, превышающего 80% (60% для технологии GEL);
Нельзя допускать длительного простоя полностью разряженной батареи.
Заливать только дистиллированную воду (ни в коем случае не электролит или серную кислоту).
Во избежание появления конденсата на корпусе АКБ необходимо минимизировать колебания температуры и влажности в помещении где они хранятся.
Аккумуляторы складируются исключительно вертикально, в один слой – класть что-либо сверху категорически нельзя.

Принцип работы АКБ

Разряд аккумуляторной батареи

В момент разряда АКБ отдает электроэнергию бортовым элементам, нуждающейся в ней. Происходит преобразование химических энергий, накапливающейся в аккумуляторе, в электроэнергию.

С подключенной нагрузкой аккумулятор утрачивает энергию – разряжается: объем дистиллята в составе электролита возрастает, соответственно, доля кислоты в растворе сокращается.

Разряд аккумулятора

Заряд АКБ

В момент заряда батарея копит энергию (электрическую), преобразующуюся в новую химреакцию. Зарядка может производиться от различных источников:

автогенератор;
внешний источник/зарядное устройство;
посредством выпрямителя.

Зарядка батареи от автогенератора начинается сразу после пуска силового агрегата автомобиля. У современных электромобилей зарядка аккумулятора (12В) осуществляется от высоковольтного источника. В процессе зарядки показатель концентрации кислоты возрастает, химическая энергия возвращается к исходным значениям, а затем вновь преобразуется в электроэнергию.

Заряд аккумулятора

Критерии применения стационарных акб

Критерием применения стационарных аккумуляторных батарей является тяжесть последствий, вызванных нарушением подачи электроэнергии. Нетрудно представить последствия, когда не срабатывает система атомного реактора, пропадает освещение и отключаются приборы в операционной при проведении хирургической операции, обесточивается система посадки на аэродроме при заходе на посадку самолета в ночных условиях. Примеров подобных последствий можно привести множество, и всегда надежным гарантом энергообеспечения является стационарная аккумуляторная батарея.

Не менее важна роль стационарных аккумуляторов в энергетике, телекоммуникационных и компьютерных системах, где вопросы обеспечения надежности функционирования имеют первостепенное значение.

Особенности конструкции современных АКБ

Не смотря на то что, принципиально, аккумуляторы, за более чем 150 лет, не изменились, современность внесла серьёзные изменения в технологию их изготовления и в материалы, из которых они делаются.

Рассмотрим их по отдельности:

Пластины

Сегодня на наиболее качественных батареях небольшие изменения претерпел материал пластин. Теперь пластины делают не из чистого свинца, а из его сплава с серебром. При этом появилась возможность снизить массу батареи на треть, а срок её службы увеличить на 20 %.

Кроме этого, изменилась сама технология их изготовления. Если первые пластины производились путём их литья, то сегодня их делают из тонкого свинцового листа, путём штамповки. Такой метод дешевле и при этом пластины получаются прочнее и тоньше.

Сепараторы

Одной из причин выхода АКБ из строя является короткое замыкание положительных и отрицательных пластин.

Замыкание происходит из-за того, что из пластин осыпается активная зона и внизу банок она замыкает. Во избежание этого сепараторы делают в виде конвертов, запаянных снизу, под пластинами. Таким образом, когда активная зона осыпается она остаётся внутри конверта и не замыкает.

В материал же самих сепараторов сегодня добавляется стекловолокно. Это так же позволяет делать их тоньше и прочнее.

Электролит

Как было указано выше, электролит представляет собой раствор серной кислоты и воды. Под действием низких температур, как известно вода замерзает, однако с электролитом этого не происходит.

Но он всё равно заметно загустевает и теряет свои свойства, из-за чего ёмкость батареи заметно снижается. Что бы избежать этого, сегодня, в электролит добавляют разнообразные присадки.

Гелевые электролиты

Аккумуляторы с гелиевыми электролитами можно считать вершиной эволюции кислотных батарей и именно поэтому для них, отведен отдельный раздел. Такие АКБ называются попросту, гелевыми. В этих устройствах электролит модифицирован настолько, что представляет собой нечто наподобие желе.

Такая модификация, в комплексе с другими вышеописанными инновациями дала поистине волшебные результаты. Батареи стали практически вечными, невосприимчивыми к переворачиванию, практически не теряющими свои свойства зимой и при этом на много легче по массе.

Проверка плотности

Плотность – важный показатель. От нее не только зависит, что нужно лить при малом количестве жидкости внутри АКБ, но и:

температура замерзания электролита – в случае крайне низкой плотности, такой как 1,07 грамм на куб. см., он замерзнет уже при минус 5 градусов по Цельсию, а при не очень низкой (например, 1,30) температура замерзания составит аж минус 60 градусов;
срок службы АКБ – чем более высокая концентрация серной кислоты, тем меньше прослужит батарея.

Правильное обслуживание аккумулятора заключается в периодическом контроле за плотностью. Делается это при помощи специального прибора, продающегося в любом автомобильном магазине – ареометра. Стоимость этого приспособления составляет 150 – 200 рублей.

Проверка должна производиться на полностью заряженном аккумуляторе. Ареометр должен показать значение от 1,27 до 1,29 грамм на кубический сантиметр. Все, что ниже или выше данного показателя, является отклонением от нормы.

Пошаговая инструкция, как проверить плотность аккумуляторов ареометром:

берем приспособление;
опускаем его поочередно в каждую банку;
набираем электролитический раствор при помощи нажатия на грушу, находящуюся сверху прибора;
смотрим значение, которое покажет градуированная шкала;
определяем средний показатель в мм после осуществления измерений по всем 6 банкам.

После того как правильно была определена плотность, решится вопрос с тем, что нужно заливать, и нужно ли это делать вообще:

если плотность оказалась повышенной, то нужно лить дистиллированную воду, то есть уменьшать концентрацию серной кислоты;
наоборот, при пониженных значениях, нужно добавлять электролит, то есть повышать концентрацию серной кислоты.

Процедура доливки дистиллированной воды

В этой процедуре нет ничего сложного – просто заливаем понемногу в каждую банку. Далее проверяем уровень (см. выше). Как только он станет нормальным, еще раз производим проверку плотности.

Добавление или замена электролитического раствора

При низкой плотности нужно добавлять или вообще полностью менять электролит, находящийся в аккумуляторе.

Что именно делать, зависит от того, какая конкретно концентрация серной кислоты была определена по результатам замера ареометром:

если от 1,2 до 1,27 грамм на кубический сантиметр, то электролитический раствор добавляется согласно нижеуказанному алгоритму (ситуация № 1);
в случае же, если ниже 1,2 грамм на кубический сантиметр, то придется полностью менять (ситуация № 2).

Чтобы довести плотность до нормы путем добавления электролита (ситуация № 1), необходимо:

откачиваем как можно больше жидкости из каждой банки аккумуляторной батареи (например, при помощи резиновой груши);
берем электролит, купленный в автомобильном магазине, и заливаем в каждую банку половину от того объема, который откачали при помощи груши;
немного встряхиваем АКБ, либо же даем на клеммы небольшую нагрузку (к примеру, подключаем автомобильную лампочку) – это нужно, чтобы добавленная и уже находящаяся в АКБ жидкости хорошо перемешались;
произвести замер плотности – если она не достигла нормы, необходимо повторить вышеуказанные шаги еще раз.

Если плотность – крайне низкая, электролитический раствор придется весь заменить (ситуация № 2). Делается это сложнее, чем в случае добавления:

нужно откачать раствор при помощи груши, шприца или иного приспособления;
в банки залить дистиллированную воду;
АКБ немного покачать из стороны в сторону;
откачать залитую воду;
повторять процедуру до тех пор, пока откачиваемая вода не станет прозрачной;
залить новый электролит из бутылки исходя из объема, который требуется заливать в АКБ определенной емкости (см. таблицу выше);
проверить уровень и плотность.

Правила заливки

Автомобилист должен следовать 3 основным правилам заливки электролита и дистиллированной воды:

уровень электролита в АКБ должен быть на мм выше пластины – от 10 до 15;
при необходимости доливки воды следует использовать именно дистиллированную – воду из-под крана лить категорически запрещено из-за наличия в ней примесей и солей тяжелых металлов, которые будут способствовать коррозии свинцовых пластин, их окислению;
при контроле показаний ареометром следует учитывать климатические условия – если машина эксплуатируется преимущественно в северных регионах, то норма плотности чуть выше (около 1,30 – 1,31 грамм на 1 куб. см.), наоборот, если ТС используется на территориях с жаркой погодой, норма чуть ниже (1,25 – 1,26 грамм на 1 куб. см.).

Внутреннее устройство

Технический прогресс даже в автомобильной промышленности движется семимильными шагами и его не остановить! Но несмотря на это, машины питаются от привычного элемента, начало которому было положено еще в середине XIX столетия.

Первым, кто изобрел столь нужную вещь, является Гастон Планте, а ее появление пришлось на 1860 год. Конечно, внешний облик батарей тогда разительно отличался, но уже с наступлением 1878 года она приобрела уже современные очертания, которые мы видим по сей день. Эти усовершенствования были введены Камилем Форум.

С той поры кардинальных перемен не было, а если возникали, то носили чисто косметический характер либо менялось качество изготовления составляющих — не более того.

Перечислим же основные элементы источника питания:

корпус;
крышка;
положительная клемма;
отрицательная клемма;
плюсовые электроды (аноды);
минусовые электроды (катоды);
заливные пробки;
соединительные перемычки;
электролит.

Все это в совокупности и обеспечивает выдачу необходимой электрической энергии для запуска двигателя и поддерживания работоспособности бортовой сети. Любой владелец, кто знает, как снимать аккумулятор с машины, хотя бы вкратце знаком с его устройством. А вот новичкам будет интересно.

Выбор АКБ для автомобиля

При выборе аккумулятора для автомобиля следует обращать внимание на ряд следующих критериев: разновидность АКБ, типоразмер, полярность, пусковой ток и ёмкость.
Что касается вида аккумуляторной батареи, то здесь нужно исходить из того, на какой автомобиль приобретается АКБ. Если у вас недорогая иномарка, отечественный автомобиль, подержанное авто, то в общем случае можно посоветовать покупку малосурьмянистой аккумуляторной батареи

Это будет оптимальное приобретение с точки зрения цена-качество.

На автомобили иностранного производства из среднего ценового диапазона со стандартным набором опций разумно будет установить аккумулятор Ca/Ca, которые относят к необслуживаемым автомобильным аккумуляторам (ссылка на материал). Также можно рекомендовать и гибридные аккумуляторы Sb/Ca, которые объединяют в себе преимущества кальциевых и малосурьмянистых батарей.

Для представительских авто, моделей с большим количеством электрооборудования и системами «старт-стоп» специалисты рекомендуют приобретать AGM аккумуляторы или модели с жидким электролитом, выпущенные по технологии EFB. Это лучшие автомобильные аккумуляторы на сегодняшний день.

Пусковой ток и ёмкость – параметры, определяющие мощность автомобильного аккумулятора. Упрощённо можно сказать, что чем больше объем двигателя автомобиля, тем больше величины пускового тока и ёмкости должна иметь батарея. Можно взять с небольшим запасом, чтобы работа автомобильного аккумулятора была стабильной. В таблице ниже вы можете посмотреть ёмкости АКБ для различных транспортных средств.

Ёмкость аккумулятора, А-ч	Транспортное средство	Объем двигателя, л
Ёмкость аккумулятора, А-ч	Транспортное средство	Объем двигателя, л
55	легковые автомобили	1 — 1,6
60	легковые автомобили	1,3 — 1,9
66	легковые автомобили (кроссоверы, внедорожники)	1,4 — 2,3
77	грузовые автомобили малой грузоподъемности	1,6 — 3,2
90	грузовые автомобили средней грузоподъемности	1,9 — 4,5
140	грузовые автомобили	3,8 — 10,9
190	спецтехника (экскаваторы, бульдозеры)	7,2 — 12
200	грузовые автомобили (фуры, автопоезда)	7,5 — 17

Как устроен аккумулятор

Аккумуляторная батарея устроена таким образом, чтобы в результате подачи на её клеммы постоянного тока происходило эффективное накапливание электрической энергии. Автомобильная АКБ состоит из 6 изолированных друг от друга ёмкостей, в которых находятся отрицательные и положительные пластины, отделённые между собой сепараторами.

Каждая такая банка позволяет аккумулировать электрический ток напряжением до 2,1 В. Для получения стандартного напряжения бортовой сети автомобиля, применяется схема последовательного подключения таких электрических элементов

Немаловажной особенностью современных кислотных аккумуляторов является полная герметизация корпуса изделия. Несмотря на невозможность обслуживания устройств накопления электроэнергии этого типа, их функциональность и безопасность использования находится на более высоком уровне по сравнению с изделиями с пробками

Типы соединения аккумуляторов

Отдельные аккумулирующие элементы позволяют получать малые напряжение и силу тока. Например, чаще всего значение напряжения будет находиться в пределах 1−2 вольта. Для работы большинства устройств таких значений явно недостаточно. Чтобы повысить получаемое напряжение или силу тока, нужно устроить соединение аккумуляторов в батарею. Нужно подробнее остановиться на описании этих способов.

Параллельное соединение

Для соединения аккумулирующих элементов в батарею или нескольких АКБ требуется соединять их положительные клеммы с положительными, а отрицательные с отрицательными. К нагрузке присоединяются соединённые выводы всех элементов. При таком способе соединения напряжение в цепи будет таким же, как у каждой батареи по отдельности (если использовать батареи с одинаковым напряжением). А ёмкость станет равна сумме ёмкостей всех входящих в батарею элементов. Соответственно, вырастет и сила тока, которую такое устройство будет способно давать за определённый период до полной разрядки.

Последовательный способ

При использовании последовательного способа соединения АКБ следует связывать разнополярные контакты. Положительную клемму одного устройства соединяют с отрицательной клеммой другого, а электрическая схема подключается к свободным контактам первой и последней батарей. Итоговое выходное напряжение при применении такого вида соединения будет равняться сумме выходных напряжений всех задействованных источников электрического тока.

Например, чтобы получить АКБ с выходным напряжением двенадцать вольт, следует соединить последовательно четыре источника с напряжением три вольта или десяток аккумуляторов с выходным напряжением 1,2 вольта. Общая ёмкость собранных при помощи последовательного соединения АКБ будет равна ёмкости каждого аккумулятора по отдельности, то есть не изменится.

История развития АКБ

Когда-то для запуска двигателя, необходимо было с усилиями крутить стартерный рычаг. Это очень изнурительное занятие. У современных автомобилей данную проблему решает автоаккумулятор. Отметим, что принцип работы автомобильного аккумулятора был описан больше 1,5 веков назад и на сегодняшний день он не изменился.

АКБ в системе автомобиля

Аккумуляторы «свинцового» типа имеют высочайшую надёжность, отличное качество в паре с доступной стоимостью, а также подлежат утилизации. Благодаря этому они востребованы, а процесс их развития активно движется вперед.

В последнее время возрастающей популярностью начинают пользоваться транспортные средства, имеющие электрический гибридный привод, а также электромобили. Доступны и постоянно модернизируются АКБ закрытого исполнения. Данные аккумуляторы не предполагают специального обслуживания, поскольку вещество, заливаемое внутрь (дистиллированная вода) почти не подлежит разложению. Предпринимались попытки заменить АКБ пневматическим оборудованием, обеспечивающим запуск силового агрегата, и особыми накопителями конденсаторного типа. Но все они не привели к желаемому результату.

Свинцово-кислотный аккумулятор

Свинцово-кислотная батарея стала первым изобретенным аккумулятором, увидевшим свет и нашедшим широкое применение в автомобилях и ряде других технических приборов.

Свое название приспособление получило за счет опущенных в воду и серную кислоту пластин из свинца, выполняющих роль электродов, хотя с течением времени водород в устройстве начинает теряться.

Популярность такие приспособления получили неслучайно, а благодаря очевидным достоинствам:

отсутствие эффекта памяти;
наличие необслуживаемых экземпляров;
невысокая цена;
несложная конструкция;
надежная технология;
пониженный авторазряд;
потенциал увеличенной токоотдачи.

Хотя, несмотря на немалое количество достоинств, даже у этих моделей есть и свои слабые стороны:

невозможность хранения разряженными;
чрезмерная чувствительность к температурным изменениям, влияющая на продолжительность функциональности и жизни;
ограниченность транспортов и дозволяемых целых циклов разряда;
и, разумеется, самый очевидный изъян — пагубное влияние свинца на экологическую среду.

История развития АКБ

АКБ в системе автомобиля