Подробно о характеристиках и видах автомобильных аккумуляторов

Что такое аккумулятор (АКБ) и для чего он нужен?

Современные автомобили всё больше становятся похожи на сложные электронные гаджеты: умное управление, всевозможные «помощники», автоматическая парковка и даже автопилот – это только небольшая часть той цифровой «начинки», которой богат автомобиль. И всё это счастье постоянно нуждается в электроэнергии, которую нужно постоянно откуда-то добывать. Именно хранилищем энергии, откуда ее можно взять в любой момент, и выступает АКБ. Да, он выполняет свою четкую функцию: накапливает заряд, затем отдает и дальше снова накапливает. Отличный вариант!

Само понятие аккумулятора нам уже настолько привычно, что глупо спрашивать, зачем он нужен. Однако на удивление мало людей могут точно сказать, для чего именно служит аккумуляторная батарея в автомобиле.

Ее назначение можно описать в трех пунктах.

  1. Аккумулятор обеспечивает энергию для запуска двигателя на старте.
  2. Аккумулятор служит резервным источником энергии, когда она требуется сверх того, что может дать генератор (например, при включении автомобильного кондиционера).
  3. Аккумулятор питает электроприборы, когда двигатель выключен и генератор не работает. Например, видеорегистратор, сигнализацию, свет и т.д.

Назначение аккумуляторных батарей

Автомобильная аккумуляторная батарея выступает как источником электрического тока, необходимого для пуска двигателя, так и резервным источником питания, в случае, если энергии, вырабатываемой генератором, оказывается мало для электроснабжения авто. Аккумуляторная батарея действует как стабилизатор напряжения, так как она выполняет роль накопителя электроэнергии, отдающего во время пуска двигателя за короткое время большой ток, и пополняемого постепенно генератором автомобиля в процессе подзарядки.

В каких сферах используется

Аккумуляторные батареи используются как дополнительный или основной источник питания. Надежность, простота в использовании позволяет применять батареи в различных областях:

  • автомобильная промышленность;
  • освещение в аварийном состоянии;
  • переносное электрооборудование;
  • медицинское оборудование;
  • игрушки;
  • сигнализация в разных сферах применения;
  • телекоммуникационное оборудование.


Применение батареи в игрушках

Роль акб в работе приборов не оспорима. Применение источника энергии практически во всех отраслях доказывает значимость и необходимость знаний о внутреннем содержимом батарей. С использованием в автомобилях широкого разнообразия электроприборов, кондиционеров, мультимедийных центров, генераторы не всегда справляются с обеспечением их энергией. В этом случае подпитка энергией поступает от АКБ, который кроме этого выполняет основную функцию, обеспечивает электроэнергией стартер двигателя. Водителю необходимо знать, как устроен аккумулятор, чтобы выявить сбои в работе источника энергии, назначение аккумулятора, чтобы правильно использовать ресурс, подобрать батарею к условиям эксплуатации и автомобилю. О способах и рекомендациях как проверить аккумулятор читай тут.

Виды батарей

В зависимости от конструкции, аккумуляторные батареи делят на три группы:

  • Свинцово-кислотные – самая простая и старая разновидность. Конструкция такой батареи состоит из шести сосудов, наполненных раствором серной кислоты. В этот раствор помещены пластинки из свинца. Работа устройства основывается на взаимодействии свинца с серной кислотой. При разряде происходит восстановительная реакция на катоде, а при заряде – окислительная на аноде. К достоинствам данной разновидности относят невысокую стоимость и возможность восстановить вышедший из строя агрегат, заменив электролит. Некоторые марки аккумуляторов свинцово-кислотного типа возможности восстановления не дают – пробки в банках не выворачиваются. Они справляются с избыточным зарядом, однако при переразряде теряется ёмкость вследствие разрушения пластинок.
  • Гелевые – у них принцип действия и конструкция сходны с используемым в свинцово-кислотных устройствах. Разница состоит в том, что в кислоту добавляют кремниевые соединения, вследствие чего она загустевает и превращается в гель. Гелевые, как более современный тип АКБ, лучше – они герметичны и допускается их наклон под любым углом. Гелевые устройства не теряют работоспособности при переразряде, однако они капризны в условиях зарядки.

Особенностью таких аккумуляторов можно назвать и спиральную компоновку, которая обеспечивает минимальную скорость самостоятельного разряда в сочетании с минимальным износом при частом повторении циклов перезарядки

К достоинствам гелевых батарей относят то, что они не требуют профилактических работ. В случае утраты герметичности или повреждения корпуса можно не бояться утечки электролита. Стоимость таких батарей наиболее высока.

AGM – это комбинация двух предыдущих конструкций, в них наполнитель из стекловолокна или другого подобного материала пропитывается электролитом и помещается между пластинками. К достоинствам относят разрешение работать при наклоне под углом и устойчивость к вибрациям. Однако небрежность с границами зарядки и разрядки приводит к выходу из строя.

Современные новации в устройстве аккумуляторной батареи

Попытки устранить основные недостатки в конструкции аккумулятора автомобиля привели к созданию новых сплавов свинца, более стойких к агрессивному воздействию кислоты. Применение легирующих добавок кальция, олова, никеля позволили снизить саморазряд и потери воды до минимально возможного уровня. В днище корпуса устройства стали применяться ловушки для накопления частиц активной массы электродов, что в значительной мере снизило риск замыкания анода и катода в придонной части.

Устройство батареи автомобиля изменилось, она получила статус необслуживаемой. Теперь, по замыслу производителя, устройство не требует контроля уровня воды в банках аккумулятора и плотности электролита, как это было в старых моделях. В устройстве батареи появились приспособления в виде поплавкового индикатора-глазка, меняющего свой цвет в зависимости от состояния заряда.

Перспективные решения

Среди новшеств, появившихся в устройстве сравнительно недавно и призванных улучшить характеристики свинцово-кислотной батареи автомобиля можно отметить:

  • использование гелеобразных видов аккумуляторного электролита на основе соединений кремния. Нулевая потеря воды и хорошие эксплуатационные качества позволяют использовать такие устройства даже в салонах автомобилей;
  • применение электронных диагностических чипов, позволяющих тонко и дозированно вмешиваться в работу каждой банки устройства;
  • применение графита и углерода для формирования основы положительного и отрицательного электродов, что сделает батарею автомобиля легче и компактнее.

Совет! Несмотря на широко рекламируемое отсутствие необходимости обслуживать современные модели аккумуляторных батарей, основой долголетия – будет современная система зарядки и диагностики, позволяющая заряжать ее в оптимальных условиях.

Безламельные железоникелевые аккумуляторы со щелочным электролитом

Была разработана и внедрена идея стартерных аккумуляторов на основе щелочного электролита и электродами из прессованного порошка никеля и железа. Хорошо известна модель серии СЖН -50, выпускавшаяся в Советском Союзе ограниченными партиями для военной техники. Устройство батареи обладало хорошими характеристиками:

  • высокий ресурс, количество циклов заряд-разряд достигло 1000, что превысило ресурс кислотного;
  • малая чувствительность к условиям эксплуатации;
  • длительный перезаряд или хранение в разряженном состоянии не оказывали столь пагубного влияния на состояние устройства.

В устройстве использовалось большое количество дефицитного никеля, производство аккумулятора было сложным и нерентабельным.

Интересно! Практика эксплуатации советских щелочных аккумуляторов для автомобиля, показала возможность использования таких батарей в течении 15-20 лет при расчетном 10-летнем периоде, с условием тщательного соблюдения правил эксплуатации.

Современные ионно-литиевые автомобильные аккумуляторы

Массовое применение литиевых аккумуляторов на автомобиле ассоциируется с современными электромобилями, где подобное устройство широко применяется из-за высоких параметров емкости и малого веса. На рынке представлены вспомогательные ионно-литиевые аккумуляторы, предназначенные для быстрого заряда основного аккумулятора. Есть ряд устройств, оснащенных блоком ионисторов, позволяющих запускать двигатели с рабочим объемом не более 500 см3.

Важно! Ионно-литиевый аккумулятор невероятно чувствителен к перезарядке и требует точной работы электронного блока управления. При неисправном чипе возможны случаи его возгорания.

Видео устройства аккумулятора:

Видео устройства аккумулятора:

  • Как поднять плотность электролита в аккумуляторе
  • Как проверить автомобильный аккумулятор мультиметром
  • Средний срок службы автомобильного аккумулятора
  • Каким должно быть напряжение АКБ машины

Рейтинг ТОП аккумуляторов

Много брендов, много советов, трудный выбор – с такими проблемами сталкиваются покупатели. Предлагаем небольшой, наш, субъективный рейтинг торговых марок АКБ.

  1. Первое место по уровню качества и долговечности по праву занимают ОЕМ аккумуляторы. ОЕМ – это аналог детали, которая была установлена с завода. Конечно, за аккумулятор, на котором гордо красуется логотип Mercedes или Honda, придется выложить намного больше, чем за любой другой бренд, но результат того стоит. Самые популярные на рынке бренды аккумуляторов – Varta и Bosch. Они заслужили репутацию надежных безотказных батарей, добросовестно отрабатывающих каждую вложенную копейку.
  2. Среди любителей заплатить поменьше, а получить побольше особо ценится бренд Topla. Это, конечно, не Бош, но вполне может порадовать долгой службой.
  3. А замыкают наш хит-парад бюджетные бренды Sada, Styer, Bi-Power и Ista. Они хоть и не дорогие, но вполне способны порадовать стабильной работой. Можно вспомнить о них, когда аккумулятор нужен срочно, а денег мало.

Корпус и крышка

Основа работы любой АКБ заключена в электролите, частью которого является серная кислота, хоть и разбавленная. Стало быть, и материалы должны быть соответствующими. То есть корпус и крышка изготавливаются из того сырья, который нейтрален по отношению к воздействию электролита.

В частности для изготовления современных источников могут применяться такие материалы:

  • Пропилен — обладает стойкостью к кислоте, не проводит ток.
  • Вулканизированный каучук или эбонит — этому материалу характерны такие качества, как высокая прочность на растяжение, упругость, хрупкость (ниже стекла). Обычно из такого материала делаются переносные корпуса.
  • Кислотоупорные пластмассы — оптимальный вариант.
  • Металл — в редких случаях все выглядит как металлический бак с резиновым чехлом.
  • Термопласт — его особенность в том, что при нагревании он размягчается, а охлаждаясь, переходят в твердое состояние.

Крышка изготавливается из того же материала что и корпус. Для соединения этих деталей воедино используется мастика.

Электроды

Они выполнены из свинца, причем не только положительные, но и отрицательные, хоть с небольшим отличием:

  • катод — пористый или губчатый свинец;
  • анод — диоксид свинца.

В целях повышения эффективности и срока службы свинцовые пластины легируются кальцием.

Изоляция

В пространство между токопроводящими пластинами помещены сепараторы. Для изготовления этого микропористого изоляционного слоя используется эбонит или ревертекс. Оба варианта производятся из каучука и внешне имеют сходство с резиной.

Функция сепараторов заключается в том, что изолировать положительные и отрицательные пластины между собой. Тем самым исключается их короткое замыкание друг на друга. Не будь их, это бы произошло, в результате вибраций силового агрегата. А без них просто не обойтись, так как это обусловлено спецификой работы двигателя.

Исходом короткого замыкания является выход из строя бортового компьютера, а также прочего электрооборудования и то в лучше случае. Нельзя исключать риска возгорания машины. К тому же огонь по автомобилю распространяется очень быстро.

Клеммы

Сами контакты изготовлены тоже из свинца. Именно они обеспечивают связь с электрической бортовой сетью транспортного средства. При этом существуют самые разные вариации (в скобках указан стандарт):

  • Исходя из размеров:
    • Тип A: диаметр положительной клеммы — 19,5 мм, отрицательной — 17,8 мм. (европейский).
    • Тип B: размеры плюсового контакта — 12,7 мм, минусового — 11,1 мм (азиатский).
  • По конструкции:
    • Винтовые — тип E — европейский стандарт, F — американский стандарт.
    • Под болт — тип G — американский стандарт, T — российский стандарт.

Также можно встретить другие типы — C, D, H, которые отличаются друг от друга формой исполнения. Клеммы типа A и B имеют коническую форму, причем у АКБ для отечественных автомобилей плюсовой контакт заметно больше минусового. Это не позволит сбиться в случае чего, надо только запомнить. Тип «под болт» рассчитан на грузовой транспорт.

Перемычки

Соединительные перемычки тоже свинцовые, поскольку их задача кроется в объединении банок в один блок. В итоге получается общая конструкция, которые выдает необходимые 12 вольт.

Электролит

Это раствор, состоящий следующих компонентов:

  • серная кислота — 35%;
  • дистиллированная вода — 65%.

В этой жидкости электрический ток свободной перетекает от отрицательных пластин к положительным. На рынке можно найти более дорогие изделия, где электролит выглядит как гель, что исключает его испарение и растекание. В связи с этим, такой вариант считается необслуживаемыми.

Полезное дополнение

Внутри работающего источника электрической энергии протекают химические процессы с образованием газа. В целях снижения его пагубного влияния ряд производителей делает в корпусах газоотвод. При этом отвод выполняется в определенную сторону, исходя из конкретного типа изделия, и его расположения.

Принцип работы аккумуляторной батареи автомобиля

В основе принципа работы АКБ лежит преобразование химической энергии в электрическую. Электроды взаимодействуют с электролитом, образуя в результате воду и сульфат свинца. Необходимо отметить, что в случае такого взаимодействия постепенно уменьшается плотность электролита и, соответственно, мощность аккумулятора. Стоит отметить, что температура воздуха влияет на режим работы устройства: ее увеличение влияет на некоторое увеличение мощности батареи. Однако вместе с такими изменениями может увеличиться коррозия электродов и саморазряд. Если на улице минусовая температура воздуха, то можно прослеживать уменьшение разрядной емкости, уменьшение электролита и замедление химических процессов. Поэтому автомобилисты рекомендуют снимать АКБ во время длительной стоянки машины в условиях зимы.

Устройство и принцип работы аккумуляторной батареи

Виды АКБ. В наше время можно приобрести различные аккумуляторные батареи, которые отличаются между собой двумя признаками:

  • принципом действия;
  • конструкцией.

По химическому составу активного вещества АКБ бывают следующих видов:

  • серебряно-цинковые;
  • никель-кадмиевые;
  • свинцово-кислотные;
  • щелочные железо-никелевые аккумуляторы.


Все эти виды АКБ имеют разную степень использования. Так, например, популярными можно считать накопительные устройства, которые имеют свинцово-кислотные наполнители (автомобильные варианты аккумулятора). Устройства, использующие химическое взаимодействие железа и никеля, используются реже. Серебряно-цинковые аккумуляторы практически не используются. Это можно объяснить тем, что стоимость их довольно велика, а время использования незначительное. Различные аккумуляторы имеют разный принцип работы, время эксплуатации, емкость. Важным параметром любой АКБ считается емкость. От такого показателя зависит потребление и отдача энергии. На аккумуляторах, которые предназначены для автомобилей, можно увидеть маркировку, которая указывает на емкость устройства. Она может быть представлена таким образом: 55, 60, 75 Ам*ч. Для телефонных батарей характерна такая емкость – 2000, 1500, 1000, 700 mAh (тысячные доли Ампера). Выбор аккумуляторной батареи необходимо осуществлять, исходя из потребляемого заряда или предполагаемой нагрузки устройства. При неправильном или длительном использовании АБК емкость может уменьшаться. Очень часто это прослеживается при длительном использовании аккумуляторной батареи в легковом автомобиле или же при неполной зарядке батареи, если речь идет про мобильный телефон.

Аккумуляторный журнал и организация работы

При использовании парка электропогрузчиков целесообразно закреплять за каждым погрузчиком свои АКБ. Для этого их нумеруют: 1а, 1б, 2а, 2б и т. д. (батареи с одинаковым номером используются на одном и том же погрузчике). После этого заводят журнал, в котором о каждой АКБ ежедневно отражается информация, проиллюстрированная на примере. Пример 1

Номер батареи Установлена на погрузчик Поставлена на заряд
Дата Время Плотность (средняя по трем элементам выборочно) Показания счетчика, машино-ч Дата Время Плотность (средняя по трем элементам выборочно) Показания счетчика, машино-ч
и т.д.

Таким образом, с помощью данного мероприятия можно избежать использования недозаряженных батарей, а также спрогнозировать и спланировать замену АКБ до полного выхода ее из строя. Помимо этого по каждой батарее целесообразно вести еще один журнал, в котором раз в месяц отражается информация о батарее, перечисленная в примере 2. Эти данные являются основным источником информации для сервисной службы, поэтому зачастую ведение такого журнала является обязательным условием гарантийного обслуживания. За все аккумуляторное хозяйство должен быть ответственен один или два (в случае двухсменной работы) человека. В их обязанности по данной зоне ответственности должны входить прием и выдача АКБ, их обслуживание и заряд, ведение аккумуляторных журналов, прогнозирование выхода АКБ из строя.

Как выбрать автомобильные аккумуляторы?

После изучения прилавков на предмет того, какие бывают автомобильные легковые и грузовые аккумуляторы (для грузовых автомобилей и для легковушек), становится понятно, что при покупке следует руководствоваться параметрами транспортного средства. Найти их можно в инструкции по эксплуатации

В первую очередь необходимо обращать внимание на емкость АКБ, которая отображает способность батареи питать электронные устройства при неисправном генераторе

Самым популярным считается автомобильный аккумулятор 90 А/ч, но это не универсальный параметр, поэтому заглядывайте в документацию машины перед походом в магазин. Чтобы исключить долгий процесс подбора, покупки и установки батареи, возьмите старый агрегат с собой в магазин. Еще необходимо учитывать и то, что сейчас на рынке полно разных подделок, поэтому, покупая АКБ, обязательно нужно следить за тем, чтобы была указана страна производителя, завод и дата изготовления.

Кроме того, среди комплектующих должен быть технический паспорт, да и на корпусе не допускается наличие никаких дефектов. Часто можно встретиться с проблемой, когда габариты батареи не подходят под гнездо, которое отведено ей под капотом. Поэтому лучше указать консультанту при покупке технические параметры авто, чтобы найти модель аккумулятора по каталогу. Но и это не всегда срабатывает, почему-то критическими становятся буквально пара миллиметров, и батарея уже не ставится на место. Оптимальный выход – принести старую АКБ в магазин, но это не всегда просто, ведь имеет данный агрегат весьма ощутимую массу.

Главная →

Устройство → Электрическая система → Аккумулятор →

Устройство тяговых АКБ

По устройству тяговые источники питания в чем-то схожи со стартерными АКБ. В них также присутствуют положительные и отрицательные пластины, они, как и стартерные, работают по принципу преобразования химической энергии в электрическую. Но на этом схожесть заканчивается.

Устройство тяговой батареи на примере батареи производителя Sunlight

Главное отличие заключается в массе пластин, которая естественным образом трансформируется в массу и объем всей батареи. Тяговая аккумуляторная батарея 24V емкостью 75 Ач может превышать по размерам стартерную 12В АКБ в 40–50 раз. Объясняется это просто – пластины большего размера и массы позволяют значительно продлить срок эффективной эксплуатации АКБ с большим количеством циклов зарядки.

По типу электролита различают свинцово-кислотные и щелочные аккумуляторы. Щелочные АКБ, которые были очень распространены раньше, сейчас мало используются из-за их высокого ценового диапазона, а вот кислотные батареи в результате развития технологий находят все большее применение в электроприводной технике.

Различают три основных разновидности кислотных АКБ.

Аккумуляторы WET

Устройства традиционного типа с электролитом, представляющим собой растворенную дистиллированной водой серную кислоту в жидком – свободном виде. В зависимости от технологического способа производства электродов подразделяются на три основных класса:

  1. Аккумуляторы с обычным техобслуживанием. Пластины таких аккумуляторов изготавливаются из сплава свинцово-сурьмянистого состава, им требуется периодическая проверка уровня электролита и пополнение его дистиллированной водой.
  2. АКБ с ограниченным техническим обслуживанием. Изготавливаются по гибридной технологии: плюсовые пластины имеют свинцово-сурьмянистый состав с пониженным содержанием сурьмы, а отрицательные изготавливаются из сплава свинца и кальция. Процесс зарядки тяговых аккумуляторных батарей такого типа сопровождается меньшим испарением воды из электролита, поэтому восстановление уровня требуется только при эксплуатации в тяжелых условиях повышенных температур и нагрузок.
  3. В аккумуляторах SM (маркируемых еще как MF), не требующих обслуживания, электроды изготавливаются из свинцовых сплавов, которые не содержат сурьму. Положительные пластины могут иметь свинцово-кальциево-оловянный либо свинцово-кальциево-оловянно-серебряный состав, отрицательные производятся из свинцово-кальциевого сплава.

Источники WET типа применяются по большей части в качестве аккумуляторных батарей для электропогрузчиков. Заряжать тяговые аккумуляторы допускается исключительно под вытяжкой.

Аккумуляторы VRLA

Новое поколение тяговых аккумуляторов, классифицируемых в международной терминологии как VRLA, позволяет в значительной степени сократить не только занимаемое источником питания пространство. Свинцово-кислотные батареи, созданные на основе технологии VRLA, сохраняют все характеристики, присущие тяговой разновидности аккумуляторов, имея при этом массу и габариты, сопоставимые с аналогичными параметрами стартерных источников.

Аккумулятор Delta VRLA для мототехники

Тяговые аккумуляторные батареи для погрузчиков нетребовательны к габаритам и массе, скорее даже наоборот. А вот батареи для питания лодочных моторов, гибридных авто должны иметь большой запас емкости при минимальной массе и геометрических размерах. Так свинцово-кислотная тяговая батарея 65 Ач имеет геометрические размеры всего 278х175х190 мм.

По клапанно-регулируемой технологии выпускаются два типа источников питания:

  1. С использованием технологии AGM. Плюсовые пластины таких устройств изготавливаются из сплава свинца с кальцием и оловом, отрицательные – из свинцово-кальциевого. Изолирующим материалом, одновременно удерживающим в своем объеме кислый электролит, выступает поглощающее стекловолокно.
  2. С использованием гелевой технологии – типа GEL. Отличие с аккумуляторами AGM заключается в агрегатном состоянии электролита. Как следует из названия, кислая электролитная среда таких батарей переведена с применением гелеобразователей в состояние геля.

Принцип функционирования аккумуляторов VRLA имеет в своей основе метод кислородно-водородной рекомбинации. Незначительное избыточное давление, создающееся в корпусе устройства, нивелируется работой клапана.