- Що таке АКБ для автомобіля, призначення
- З чого зроблений і що всередині акумулятора
- Принцип роботи АКБ
- Особливості конструкції сучасних АКБ
- Параметри і характеристики акумуляторної батареї
- Акумулятори майбутнього
Акумулятор або скорочено (АКБ), дуже важлива деталь в будь-якому автомобілі. Немає жодної машини з двигуном внутрішнього згоряння, де б його не було.
Він відповідає за все електрообладнання машини і без нього вона просто мертва. Далі розглянемо, що ж це таке і з чого він складається.
Що таке АКБ для автомобіля, призначення
Те, що акумулятор відповідає за все електрообладнання в машині, було зазначено вище, але тут не все так просто і однозначно. Головне завдання батареї забезпечити запуск силового агрегату.
Коли двигун запущено вся бортова мережа живиться від генератора. В середині 20-го століття і навіть ближче до його кінця були двигуни внутрішнього згоряння без акумуляторів, наприклад, мотори мотоциклів. У них запуск здійснювався за рахунок мускульної сили, а далі все системи працювали вже від генератора.
Однак останнім часом, з насиченням автомобілів різними електроприладами, мультимедійними центрами або кліматичними системами, генератори не завжди справляються із забезпеченням їх енергією. В цьому випадку підживлення йде від АКБ.
Але повернемося до основного призначення батареї. Як би там не було головне завдання, як і раніше залишається це забезпечення електроенергією стартера двигуна.
Читайте також: Що робити якщо при зарядці акумулятор починає кипіти?
При запуску, особливо в холодну пору року, батарея серйозно розряджається. Однак генератор крім харчування електроенергією бортової мережі машини ще й забезпечує зарядку батареї.
Тому якщо генератор вийшов з ладу, то АКБ дуже швидко розряджається. Нової зарядженої батареї вистачає не більше ніж на 100 км пробігу. У всіх інших випадках машина з несправним генератором пройде ще менше.
З чого зроблений і що всередині акумулятора
Не дивлячись, на весь технічний прогрес, до сих пір, в автомобілях, використовуються акумуляторні батареї, винайдені в середині 19-го століття.
Винахідником АКБ вважається Гастон Планте, які винайшов його в 1860 році. Ну а сучасний вигляд батареї придбали в 1878 році, після того як його удосконалив Камілл Фор.
З цього часу батареї принципово не змінювалися, всі зміни були тільки косметичними, що стосуються їх зовнішнього вигляду і якості виготовлення елементів конструкції.
Дані акумулятори називаються свинцево-кислотними, і в назві полягає опис принципу дії цих пристроїв.
Малюнок 19 століття, на якому показаний один з перших акумуляторів в розрізі.
Отже, акумулятор складається з наступних основних частин:
- Корпуси;
- кришки;
- Негативних електродів;
- Позитивних електродів;
- Позитивною клеми;
- Негативною клеми;
- Сполучних перемичок;
- Заливних пробок;
- електроліту
Далі розглянемо кожен елемент конструкції.
Отже, корпус і кришка батареї складається з нейтрального до кислоті пластика.
Негативні пластини, втім, як і позитивні складаються з металевого свинцю і виконані у вигляді решітки.
У негативній пластині, проміжки свинцевою решітки заповнені металевим свинцем, у вигляді спресованого порошку. У позитивній - спресованим порошком діоксиду свинцю (PbO2).
У проміжку між пластинами розташовуються сепаратори, які представляють собою мікропористі пластини, виготовлені з ебоніту або ревертекса. Обидва матеріали можна вважати певним варіантом гуми, і робляться вони з каучуку.
Завдання сепараторів полягає в тому, щоб розділяти позитивні і негативні електроди і перешкоджати їх короткого замикання, яке може статися в результаті вібрацій двигуна і всього автомобіля.
Обидві клеми зроблені з металевого свинцю і через них відбувається під'єднання батареї до бортової мережі машини.
Читайте також: Що робити якщо розрядився акумулятор в машині - перевірені способи як повернути життя АКБ
Сполучні перемички, так само виконані зі свинцю і служать для об'єднання різних банок в єдину батарею.
Для чого потрібна заливна пробка, легко здогадатися з назви цієї деталі. Вона служить для заливки електроліту в банки АКБ.
Ну і остання в списку, але при цьому одна з найголовніших деталей акумулятора є електроліт. Він складається з 30% розчину сірчаної кислоти (H2SO4) і дистильованої води.
Принцип роботи АКБ
Принцип роботи акумулятора заснований на електрохімічної реакції окислення свинцю в розчині сірчаної кислоти і води.
При розрядці батареї на позитивній пластині відбувається окислення металевого свинцю, при цьому на негативній пластині відновлюється вже діоксид свинцю.
При зарядці відбувається зворотний процес, кількість діоксиду свинцю на негативній пластині зменшується, а на позитивній пластині збільшується кількість металу.
Так само при розрядці АКБ зменшується кількість сірчаної кислоти в електроліті і збільшується кількість води. При зарядці так само відбувається зворотний процес.
Особливості конструкції сучасних АКБ
Не дивлячись на те що, принципово, акумулятори, за більш ніж 150 років, не змінилися, сучасність внесла серйозні зміни в технологію їх виготовлення і в матеріали, з яких вони робляться.
Розглянемо їх окремо:
Сьогодні на найбільш якісних батареях невеликі зміни зазнав матеріал пластин. Тепер пластини роблять не з чистого свинцю, а з його сплаву з сріблом. При цьому з'явилася можливість знизити масу батареї на третину, а термін її служби збільшити на 20%.
Крім цього, змінилася сама технологія їх виготовлення. Якщо перші пластини проводилися шляхом їх лиття, то сьогодні їх роблять з тонкого свинцевого листа, шляхом штампування. Такий метод дешевше і при цьому пластини виходять міцніше і тонше.
Однією з причин виходу АКБ з ладу є коротке замикання позитивних і негативних пластин.
Замикання відбувається через те, що з пластин обсипається активна зона і внизу банок вона замикає. Щоб уникнути цього сепаратори роблять у вигляді конвертів, запаяних знизу, під пластинами. Таким чином, коли активна зона обсипається вона залишається всередині конверта і не замикає.
У матеріал же самих сепараторів сьогодні додається скловолокно. Це так само дозволяє робити їх тонше і міцніше.
Як було зазначено вище, електроліт представляє собою розчин сірчаної кислоти і води. Під дією низьких температур, як відомо вода замерзає, проте з електролітом цього не відбувається.
Але він все одно помітно загусає і втрачає свої властивості, через що ємність батареї помітно знижується. Що б уникнути цього, сьогодні, в електроліт додають різноманітні присадки.
- гелеві електроліти
Акумулятори з гелієвими електролітами можна вважати вершиною еволюції кислотних батарей і саме тому для них, відведено окремий розділ. Такі АКБ називаються просто, гелів. У цих пристроях електроліт модифікований настільки, що представляє собою щось на зразок желе.
Така модифікація, в комплексі з іншими вищеописаними інноваціями дала воістину чарівні результати. Батареї стали практично вічними, несприйнятливими до перевертання, практично не втрачають свої властивості взимку і при цьому на багато легше за масою.
Читайте також: Як правильно змінювати Антифриз в машині
Правда ціна в порівнянні з акумуляторами старого покоління зросла від 5 до 10 разів. Але це того варте. І все одно коштують вони не позамежні гроші, десь в межах 100 - 200 умовних одиниць.
Параметри і характеристики акумуляторної батареї
Параметри і характеристики акумуляторів зашифровані в їх маркуванні і зараз ми розберемо, що вона позначає.
Це питання ми розглянемо на прикладі найпоширенішою АКБ 6СТ-55.
Отже, в назві акумулятора, цифра 6 позначає, що АКБ складається з 6-и банок.
- СТ - позначає що батарея стартерная.
- 55 - позначає ємність батареї, яка становить 55 Ампер * год.
Для того що б розуміти який акумулятор вам потрібен, необхідно знати два параметри:
- Тип ДВС;
- Обсяг двигуна вашої машини;
Далі розглянемо для яких двигунів, які акумулятори підходять. Це таблиця для бензинових моторів:
- Двигуни об'ємом до 1,6 літра. Для них підходять АКБ 6СТ-45;
- Двигуни об'ємом від 1,6 до 2,5 літрів. Для них підходить 6СТ-55;
- Двигуни об'ємом від 2,5 до 3 літрів. Для них підходить 6СТ-60;
- Двигуни об'ємом від 3 до 3,5 літрів. Для них підходить 6СТ-75;
- Двигуни об'ємом понад 3,5 літрів. Для них підходить 6СТ-90.
Для дизельних силових агрегатів ці параметри дещо інші:
- Двигуни об'ємом до 1,5 літра. Для них підходить 6СТ-55;
- Двигуни об'ємом від 1,5 до 2,0 літрів. Для них підходить 6СТ-60;
- Двигуни об'ємом від 2-х до 2,7 літрів. Для них підходить 6СТ-75;
- Двигуни об'ємом від 2,7 до 3,5 літрів. Для них підходить 6СТ-90;
- Двигуни об'ємом від 3,5 до 6,5 літрів. Для них підходить 6СТ-132;
- Двигуни об'ємом понад 6,5 літрів. Для них підходить 6СТ-192 і більше.
Як можна побачити, через різних принципів роботи дизельних і бензинових двигунів для них використовуються акумулятори різної ємності.
Для дизельних силових агрегатів вам будуть потрібні більш ємкі батареї.
Акумулятори майбутнього
Як уже згадувалося вище сучасні батареї за принципом дії точно такі ж, як ті, що були розроблені в середині 19-го століття.
Однак технології не стоять на місці і, судячи з усього, в самий найближчий час для двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) з'являться АКБ, створені на нових принципах. Далі вони будуть побіжно перераховані.
- гелеві акумулятори
Про ці батареях досить докладно було розказано вище. Ці батареї вже продаються, і їх будь-хто може купити.
гелева АКБ
- Літій-іонні акумулятори
Ці батареї широко відомі по мобільних телефонах і інших гаджетів. Однак, сьогодні, існують розробки і для автомобілів. Але, не дивлячись на всі свої достоїнства, в автотехніки даний вид АКБ не прижився через низку принципових недоліків.
- По-перше, вони різко втрачають свою потужність через низьку температури.
- По-друге, для зарядки таких батарей потрібне строге відповідність зарядного струму, що вимагає переробки електронної частини генераторів.
- Ну і найголовніше, дані АКБ мають вартість в 15 разів дорожче звичайного кислотного акумулятора.
Літій-іонна АКБ, чеської компанії Варта
- Графен-полімерні акумулятори
Це, мабуть, найперспективніші батареї для використання, як в автомобілях, оснащених ДВС, так і електричною силовою установкою. У виробництві цих АКБ використані нанотехнології.
Ці акумулятори мають дійсно чудові властивості. Вони мають ємність, практично в три рази більше літій-іонних і при цьому на багато меншу вартість, так як в їх виробництві не використовується дорогий літій. Крім цього вони не втрачають своїх властивостей під дією низьких температур.
Досвідчена графен-полімерна АКБ
Резюме: Вище перераховані тільки три найбільш розкручених або правильніше буде сказати, розпіарені технології.
У світі ведуться роботи над батареями, відомо що в розробці понад тридцять нових схем. Не виключено, що серед цих ще відчувають акумуляторів можуть виявитися деякі з ще більш цікавими властивостями. Як говориться поживемо - побачимо.