Как устроен автомобильный аккумулятор – все об устройстве АКБ авто в нашей статье
12:13 10.03.2020У автомобильного аккумулятора есть три ключевые функции. Первая – запуск двигателя и питание бортовых устройств, работающих на электричестве, когда двигатель не запущен. Вторая – аварийное питание в случае, если сломался генератор. Третья – балансировка напряжения, поступающего от генератора.
Конструкция устройства остается неизменной в течение многих лет. Притом, что технологии постоянно развиваются, и на рынке появляются новые материалы и детали. Благодаря ним агрегат работает дольше.
Не меняется и принцип его запуска. Для этого требуется, чтобы между пластинами, расположенными в растворе из электролита, появилось разное напряжение. Еще одна общая черта для агрегатов от разных заводов, выпускающих запчасти для автомобилей, – наполнение батарей. Внутри изделий находятся электроды, размещенные в полости, наполненной электролитом.
Корпус
Его составляющие – объемная емкость и крышка, плотно прилегающая к краям изделия. На ней делают небольшие отверстия («горловины»), чтобы нормализовать давление внутри емкости и оперативно вывести газ, который образуется во время работы агрегата. Какой объем конструкции и как она будет выглядеть, зависит от типа аккумулятора.
Что касается материала корпуса, то производители выбирают полипропилен. Он остаются цельным, несмотря на контакт с концентрированными химическими веществами, воздействие температурных колебаний, постоянные вибрации.
Внутренние отсеки
«Основа» батареи аккумулятора – контейнер, разделенный на шесть секций («банок»). Каждая секция вырабатывает 2-2,1 В, а вот общая мощность АКБ – 12 В.
В каждой секции установлены решетчатые пластины. Они сделаны из свинца, покрыты рабочим реагентом. У них разная полярность: первая положительная, вторая отрицательная, поэтому они отделены.
Пластины
Чтобы повысить прочность пластин, в них добавляют сурьму. Но учтите, что из-за нее вода выкипает быстрее, поэтому в обслуживаемые АКБ рекомендовано добавлять воду. Так вы избежите перегрева.
Сейчас производители работают над этой проблемой. Некоторые уже сократили процент сурьмы в тонких пластинах, изготовленных из свинца. Так появились гибридные и малообслуживаемые аккумуляторы. У них на положительный электрод наносится двуокись свинца, на отрицательный – губчатый свинец. Внутри изделия находится электролит (водный раствор серной кислоты).
Каждая чередующаяся пластина – электрод с противоположной полярностью. И чтобы избежать замыкания, между каждой парой пластин устанавливают сепаратор из пористого пластика. Благодаря нему устраняются препятствия для движения электролита внутри ячейки. Пластин с отрицательной полярностью больше на 1 единицу, поскольку положительные пластины размещены между ними.
Пакет с пластинами прочно закреплен при помощи специального бандажа, поскольку важно, чтобы он не деформировался и не сместился. Токовыводы пластин («+» и «-») объединяются в пары. Энергию «обирают» токосборники и перенаправляют на выводные борны аккумулятора, к которым присоединены токоприемные клеммы.
Современные АКБ – это качественные и надежные устройства, которые считаются мощным источником питания для автомобилей разного формата.
Виды современных аккумуляторов
Сейчас на рынке представлены две группы аккумуляторов: классические и необслуживаемые.
Первым уже больше века. О них написано выше. Вторые появились на рынке пару десятилетий назад. Они работают в любом положении – даже в перевернутом. И у них другое «наполнение»: вместо жидкого электролита – гелиевый электролит или электролит, адсорбированный сепараторами. Он герметичный, а для отвода газов используется специальный клапан.
Основное отличие между необслуживаемыми АКБ и классическими – низкие разрядные и зарядные токи. Это связано с конструкцией агрегата. Если в классическую АКБ запустить большой ток, то она выделит газ и «закипит». Необслуживаемая продолжит работать в обычном режиме.
Как устроен аккумулятор в авто и как его зарядить
Назад к блогуКак устроен аккумулятор и что делать, если он разрядился
01 июня 2022
Разбираемся как устроена аккумуляторная батарея (АКБ) или попросту — аккумулятор, что делать, если аккумулятор разрядился, и как этого не допустить.
Аккумулятор подает питание на стартер при запуске двигателя. При работающем двигателе вместе с генератором он питает электронику, фары, поворотники и систему подогрева, а при заглушенном — обеспечивает энергией всю электронику авто самостоятельно.
Что произойдет, если сядет аккумулятор? Машина не заведется, а автосигнализация не будет работать.
Почему может разрядиться аккумулятор?- Износ батареи. Средний срок службы автомобильного аккумулятора — от 3 до 5 лет. По истечении этого срока его необходимо заменить.
- Неправильно подключенная сигнализация. В этом случае есть риск повышенного потребления электроэнергии, из-за чего АКБ будет терять заряд.
- Проблемы с электрикой. Если аккумулятор часто садится, а срок его эксплуатации еще не вышел, это повод проверить электрику автомобиля в сервисе.
- Вы забыли выключить фары или свет в салоне. Если ваш аккумулятор «подустал», за одну ночь с включенными фарами он может разрядиться в ноль.
Но есть и хорошие новости: современные авто оборудованы автоматическими системами отключения света.
- Неисправность генератора. Генератор заряжает АКБ при работающем двигателе, если он неисправен, батарея не получит достаточный заряд. Самостоятельно разобраться с генератором водителю-новичку будет проблематично, так что рекомендуем обратиться в сервис.
- Погодные условия и температура. В холода аккумулятор садится быстрее, поэтому в сильный мороз есть риск не завести авто без прикуривания, а при температуре выше 30 градусов емкость батареи может снизиться из-за испарения воды и серной кислоты в составе электролита.
Самый простой способ — «прикурить» машину от «донора». О том как выбрать «донора» и как правильно прикуривать авто, читайте здесь.
Памятка для новичка: не забывайте возить с собой провода для прикуривания или, как их еще называют — «крокодилы». Они не займут много места в багажнике.
В случае проблем с аккумулятором у авто на «механике» можно запустить двигатель «с толкача»: попросить кого-то подтолкнуть авто или протянуть на буксире. Во время движения коленчатый вал получит импульс от крутящихся колес, и двигатель запустится.
Важно: для авто «на автомате» такой способ не сработает.
Другой вариант на случай внезапной разрядки аккумулятора — специальные пуско-зарядные устройства: пауэр банки для авто или, как их еще называют «бустеры» или «пускачи». Компактные пуско-зарядные устройства легко помещаются в багажник, эффективно заряжают севший аккумулятор, но не всегда могут оказаться под рукой, к тому же стоят они недешево.
Чтобы не остаться посреди дороги со внезапно севшим аккумулятором, следует соблюдать простые профилактические меры:
- вовремя меняйте аккумулятор;
- если аккумулятор недавно разряжался и машину пришлось «прикуривать», прокатитесь по городу дольше обычного, чтобы «набить» заряд;
- лучше не включать музыку на полную громкость и не слушать ее при заглушенном авто — магнитола потребляет много электроэнергии;
- если проблемы с АКБ уже возникали, стоит периодически проверять состояние батареи: на крышках большей части аккумуляторов есть индикаторы, показывающие заряд, и наклейки, объясняющие, что означает тот или иной цветовой сигнал.
А еще есть специальные тестеры емкости аккумулятора, которые подключаются через прикуриватель и позволяют проверять заряд.
Знать все об устройстве автомобиля и чувствовать себя на дороге уверенно в любой ситуации вам помогут в автошколе «Профи Центр» во Владивостоке. Оставляйте заявку на обучение!
- 10 советов начинающим водителям
- Что должно быть в машине
Как работает автомобильный аккумулятор?
Свинцово-кислотный аккумулятор, питающий большинство современных автомобилей, существует уже 150 лет. Базовая технология и конструкция почти не изменились с тех пор, как ее изобрел французский физик Гастон Планте в 1859 году. Без него ваш автомобиль не более чем неподвижный кусок пластика и металла. Если вы когда-нибудь задумывались о том, как работает автомобильный аккумулятор, читайте дальше, чтобы узнать больше о том, как он помогает поддерживать бесперебойную и безопасную работу вашего автомобиля.
Как работает автомобильный аккумулятор?
Автомобильный аккумулятор использует свинцово-кислотную технологию для преобразования химической энергии в электричество. Это достигается за счет использования клеток, которые содержат и хранят энергию до тех пор, пока она не понадобится.
Большинство стандартных автомобильных аккумуляторов содержат шесть элементов, расположенных в ряд внутри пластикового корпуса. Каждая ячейка содержит пластину из диоксида свинца и пластину из свинца. Вместе они создают два вольта для каждой ячейки, поэтому ее часто называют 12-вольтовой батареей.
Ряды ячеек погружены в серную кислоту, которая вызывает химическую реакцию между диоксидом свинца и свинцовыми пластинами, в результате чего образуются сульфат свинца и ионы. Поскольку ионы свободно перемещаются вокруг свинцовых пластин, происходит другая химическая реакция, в результате которой образуется водород и сульфат свинца.
Движение ионов генерирует электричество, которое перемещается либо к положительному, либо к отрицательному выводу батареи. Два провода, которые подключаются к автомобильному аккумулятору, распределяют электричество по стартеру и другим жизненно важным электрическим системам.
Как заряжается автомобильный аккумулятор?
Устройство, называемое генератором переменного тока, заряжает аккумулятор во время движения автомобиля. Он генерирует электрический ток через ремень генератора, прикрепленный к двигателю, который превращает физическую энергию в электричество.
Когда ремень вращает генератор, он вырабатывает электричество, которое затем используется для питания электрических систем автомобиля. Часть энергии, которую он создает, отправляется обратно для пополнения батареи. Регулятор напряжения — это устройство, которое помогает поддерживать поток электроэнергии на оптимальном уровне и предотвращает перезарядку аккумулятора.
Какие существуют типы автомобильных аккумуляторов?
В большинстве современных автомобилей используется свинцово-кислотный аккумулятор. Это самый доступный и распространенный тип на рынке. Эта технология существует уже 150 лет и зарекомендовала себя как чрезвычайно надежная. В некоторых автомобилях, например в электромобилях, используются литий-ионные аккумуляторы, которые имеют другой химический состав и очень высокий уровень производительности и емкости.
Пусковые аккумуляторы. Все эти типы аккумуляторов предназначены для запуска двигателя и чаще всего используются в автомобильном и коммерческом автопарке. Пусковые батареи обычно имеют более тонкие, но более многочисленные пластины на ячейку, чем батареи глубокого цикла, что дает им большую площадь поверхности для большей начальной «пусковой» мощности.
Аккумуляторы глубокого разряда . Эти типы аккумуляторов чаще всего используются в тележках для гольфа и лодках, поскольку они обеспечивают постоянную мощность в течение длительного периода времени. Эти батареи, как правило, имеют более глубокую резервную емкость, которая обеспечивает более длительное время работы для многих электромобилей или дополнительных аксессуаров на транспортном средстве. Батареи глубокого цикла чаще всего имеют более толстые пластины, что приводит к меньшему количеству пластин на элемент, но к большей резервной емкости, чем у типичной стартовой батареи.
Аккумуляторы с жидкостными и сухими элементами (AGM) . Когда дело доходит до свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов, покупатели могут выбрать сухие или жидкостные аккумуляторы. В то время как основная операция такая же, разница в том, что батареи с сухими элементами имеют сепаратор из стеклянного мата, который поглощает и суспендирует электролит, в то время как влажные элементы погружают пластину в раствор электролита. Батарея Dry Cell обычно герметична и непроливаемая.
Сухая батарея позволяет устанавливать батарею в большем количестве мест, например, в багажнике, и в других конфигурациях, например, сбоку. Батарея с жидкостными элементами потенциально может пролить электролит, если это произойдет. Это сильно ограничивает размещение и позиционирование мокрого аккумулятора, безопаснее держать их в вертикальном положении под капотом автомобиля.
Что такое мощность запуска?
Для запуска двигателя вашего автомобиля требуется физическая мощность. Точное количество зависит от нескольких переменных, таких как объем двигателя, температура и тип двигателя. Эта мощность называется током холодного запуска (CCA) и представляет собой измерение, которое определяет общую мощность запуска батареи.
Формула CCA представляет собой число ампер, которое 12-вольтовая батарея может производить при температуре 0°F в течение 30 секунд, одновременно поддерживая напряжение 7,2. Чем выше рейтинг CCA батареи, тем выше ее способность запускать двигатель. Это важно, если вы живете и работаете в более холодном климате. Вообще говоря, чем холоднее снаружи, тем больше должна работать батарея, чтобы обеспечить мощность, необходимую для запуска двигателя.
Автомобильные аккумуляторы Continental
Мы надеемся, что это руководство помогло вам лучше понять, как работает аккумулятор. Компания Continental Battery уже более 85 лет поставляет нашим клиентам высококачественные аккумуляторы.
Мы стремимся развивать и поддерживать отличные и долгосрочные отношения с клиентами, подкрепленные нашей продукцией высшего качества. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о нашей компании и линейке автомобильных, морских аккумуляторов и аккумуляторов для гольф-каров.
Из чего сделаны автомобильные аккумуляторы? Могут ли они быть переработаны?
Автомобильные аккумуляторы представляют собой накопители энергии, сохраняющие свою энергию в химической форме. Наиболее распространенным является залитый свинцово-кислотный аккумулятор. Чередующиеся пластины из свинца (анод) и оксида свинца (катод) погружаются в ванну с сернокислотным электролитом или «аккумуляторной кислотой». Каждая ячейка содержит 2,1 В, а автомобильные аккумуляторы состоят из шести элементов, поэтому типичный автомобильный аккумулятор «12 В» удерживает 12,6 В при полном SOC. Менее распространенные автомобильные аккумуляторы AGM (абсорбированный стекломат) также используют шесть свинцово-кислотных элементов, а не жидкий электролит, а гелевый электролит, заключенный в стекловолоконные маты.
Скромный свинцово-кислотный аккумулятор существует уже довольно давно. На самом деле он был изобретен в 1860 году. С тех пор он приводит в действие миллиарды автомобилей! Пол Джонсон, исполнительный директор по вопросам окружающей среды в KBI Recycling, говорит: «Свинцово-кислотные аккумуляторы на сегодняшний день являются наиболее перерабатываемым товаром на земле, и ни один другой аккумулятор не может быть использован так много раз, как свинцово-кислотный аккумулятор ». Они очень тяжелые, они большие, и это древняя технология. Но они по-прежнему поставляются в качестве стандартного блока питания в 98,8% всех автомобилей, которые производятся каждый год.
С появлением гибридных и электрических транспортных средств автомобильные аккумуляторы меняются. Аккумуляторы для гибридных и электромобилей совсем не похожи на аккумуляторы на 12 В и, вероятно, даже не видны и не доступны обычному водителю или домашнему мастеру. Эти автомобильные аккумуляторы с напряжением свыше 300 В могут убить незащищенного человека. К счастью, эти аккумуляторы хорошо защищены и хорошо спрятаны от неопытных рук.
Гибридные автомобили могут по-прежнему использовать небольшую аккумуляторную батарею на 12 В для питания электрических систем автомобиля, но запуск и работа двигателя обеспечиваются основной аккумуляторной батареей и преобразователями напряжения. Гибридные автомобильные аккумуляторы обычно представляют собой никель-металлгидридные или литий-ионные (никель-металлогидридные или литий-ионные).
Аккумуляторы электромобилей почти всегда являются литий-ионными, которые обладают большей плотностью энергии, чем NiMH, что важно с точки зрения пространства, веса и запаса хода, но все же могут использоваться небольшие 12-вольтовые аккумуляторы для электроники, когда транспортное средство не «работает». ». Во время работы преобразователи напряжения питают электронику автомобиля и заряжают аккумулятор 12 В.
Электрические автомобили, такие как Tesla Model S, Renault, Zoe, BMW i3 и т. д., могут заряжать свои батареи до 80 процентов на станциях быстрой зарядки в течение 30 минут.
Преимущество производства аккумуляторов для электромобилей заключается в том, что 80% компонентов подлежат вторичной переработке, поэтому, когда срок службы аккумулятора подходит к концу, его можно разобрать, чтобы отделить сырье для повторного использования.
Как именно работает автомобильный аккумулятор?Автомобильный аккумулятор обеспечивает электроэнергию, необходимую для питания всех электрических компонентов автомобиля. Это огромная техническая ответственность. Без аккумулятора ваш автомобиль, как вы, наверное, уже заметили, не заведется.
Давайте посмотрим, как работает эта мощная маленькая коробка:
Химическая реакция приводит вашу машину в движение. Ваша батарея преобразует химическую энергию в электрическую энергию, необходимую для питания вашего автомобиля, подавая напряжение на стартер.
Аккумулятор не только обеспечивает энергию, необходимую для запуска автомобиля, но и стабилизирует напряжение, чтобы двигатель работал. Автомобильный аккумулятор вместе с генератором (в традиционных автомобилях) также питает все электронные аксессуары, такие как автомобильное радио и фары. Совсем немного катается на автомобильном аккумуляторе. Назовите это маленькой коробочкой, которая могла.
Автомобильные аккумуляторы можно и нужно утилизировать, поскольку они содержат химические вещества, которые могут нанести вред окружающей среде, если их не утилизировать должным образом.
Переработка старых аккумуляторов снижает количество отходов и предотвращает попадание потенциально опасных продуктов, таких как свинец, в грунтовые воды. Поскольку до 99 процентов свинцово-кислотных аккумуляторов подлежат вторичной переработке, это также снижает потребность в использовании нового сырья и компонентов.
Можно ли перерабатывать аккумуляторы электромобилей? К счастью, да, аккумуляторы для электромобилей (и гибридов, если уж на то пошло) можно перерабатывать. На протяжении десятилетий немногие электромобили на дорогах питались от свинцово-кислотных аккумуляторов. В новейших моделях с их меньшим весом и большей дальностью действия используются литий-ионные батареи, как в ноутбуках и сотовых телефонах. В любом случае аккумуляторы, питающие электромобили, могут быть переработаны.
В случае свинцово-кислотных аккумуляторов старой технологии можно восстановить 96 процентов материалов в аккумуляторе, включая опасный свинец. Для сравнения, в процессе переработки извлекается только 38 процентов материала из стеклянных бутылок. Некоторые автомобильные аккумуляторы также можно перезаряжать и использовать повторно вместо переработки.
Современные гибридные автомобили, такие как Toyota Prius, используют никель-металлогидридные батареи, которые можно разобрать и переработать таким же образом.
Перепрофилирование аккумуляторов для электромобилей Если аккумуляторы в автомобиле с литий-ионным двигателем считаются слишком изношенными для вождения, их срок службы может составлять до 70 процентов. Поэтому, прежде чем они попадут в центр переработки, эти батареи иногда объединяют и используют для стабилизации энергосистемы, особенно вместе с источниками энергии, которые могут быть не такими устойчивыми, как энергия ветра или солнца. Аккумуляторы могут накапливать энергию, чтобы поток электроэнергии оставался ровным, а не менялся в зависимости от погоды.
Такие производители, как Nissan и Renault, используют старые батареи для предоставления новых услуг. В Японии Nissan перепрофилировал аккумуляторы для питания уличных фонарей. У Renault есть батареи для резервного питания лифтов в Париже, а GM резервирует свой центр обработки данных в Мичигане с помощью бывших в употреблении батарей Chevy Volt. Старые батареи также могут быть полезны для хранения солнечной энергии и резервного копирования традиционных электрических сетей. Кроме того, частные компании, такие как британская Powervault и австралийская Aceleron, создали технологии, которые могут превращать батареи в домашние накопители электроэнергии, аккумуляторы для электрических велосипедов и другие инструменты. General Motors Co., BMW AG, Toyota Motor Corp., BYD Co. и несколько поставщиков возобновляемых источников энергии входят в число тех, кто пытается создать рынок послепродажного обслуживания, получая тем самым дополнительную прибыль. — источник, Национальный институт энергетических исследований
Поскольку автомобили с литий-ионными батареями только сейчас выходят на массовый рынок, центры по переработке, которые могут утилизировать их компоненты, также все еще находятся в зачаточном состоянии. Еще многое предстоит сделать для повышения эффективности наших процессов переработки аккумуляторов.
Что еще более важно, мы должны учитывать, насколько важно, чтобы производители включали планы утилизации, когда они производят электромобили в первую очередь. Производители автомобилей должны учитывать, что произойдет с батареями в автомобилях, которые они производят, как часть производственного процесса. Имея план «от колыбели до могилы» для батарей в электромобилях, автомобильная промышленность может многое сделать для улучшения нашей окружающей среды и, возможно, даже для увеличения прибыли.
Почему важно утилизировать аккумуляторы электромобилей
Хотя многие страны собирают аккумуляторы для переработки, они часто не перерабатываются должным образом. На самом деле, в таких странах, как Хорватия, уровень собираемости платежей в Европе достигает 96%. Но фактические показатели утилизации в Европейском Союзе составляют около 7%. В США менее 5%.
Существует множество причин, по которым утилизация литий-ионных аккумуляторов еще не является общепризнанной практикой. Правительственные законы, необходимость удерживать цены на низком уровне, отсутствие надлежащей инфраструктуры и объектов, а также простое отсутствие осведомленности — все это способствует отвратительно низким показателям утилизации аккумуляторов электромобилей.
До сих пор большая часть усилий по улучшению переработки литий-ионных аккумуляторов была сосредоточена в относительно небольшом количестве академических исследовательских групп, обычно работающих независимо.
Под влиянием огромного количества израсходованных литий-ионных аккумуляторов, которые скоро появятся в устаревших электромобилях и вездесущей портативной электронике, начинающие компании коммерциализируют новую технологию переработки аккумуляторов.
Законы меняются, поскольку правительства все больше осознают необходимость контролировать опасные материалы. В марте 2018 года Китай обязал всех производителей автомобилей перерабатывать все автомобильные аккумуляторы.
Как на самом деле перерабатываются автомобильные аккумуляторы? Когда литий-ионные батареи попадают на завод по переработке, их можно измельчить двумя способами. Если они полностью без заряда, их просто измельчают, чтобы можно было легко отделить металлические компоненты, такие как медь и сталь. Однако, если батареи все еще могут быть заряжены, они заморожены в жидком азоте и разбиты на куски. Жидкий азот такой холодный, что батареи не реагируют, так что разбивать его безопасно.
Что касается лития, то его гораздо сложнее извлечь. Для производства одной тонны лития требуется 250 тонн минеральной руды сподумена при добыче или 750 тонн богатого минералами рассола. Поскольку это такой интенсивный процесс, это редко делается. Не говоря уже о том, что на переработку лития денег нет. В настоящее время переработка лития обходится в 3 раза дороже, чем его извлечение из земли.
Нам еще предстоит пройти долгий путь по утилизации аккумуляторов для электромобилей. Но мы делаем успехи, и есть много компаний, которые находятся в авангарде. Все начинается с осведомленности, и Recognized Trading & Shipping уже серьезно думает о будущем. Одной из специализаций RTS является экспорт литий-ионных аккумуляторов для переработки. Это помогает уберечь опасные компоненты от попадания на свалки и сохранить энергию и планетарные ресурсы. Recognized Trading & Shipping находит надежных переработчиков за границей и является единственной компанией, которая соблюдает все международные соглашения, касающиеся транспортных отходов.