АКБ, известная как аккумуляторная батарея, является ключевым элементом электрической системы автомобиля. Она обеспечивает необходимую энергию для запуска двигателя и питания различных электрических и электронных систем, когда двигатель выключен. В этом материале мы углубимся в устройство, характеристики, маркировку и типы аккумуляторов.
- Определение аккумулятора: Устройство, предназначенное для хранения и отдачи электрической энергии в автомобиле.
- Компоненты: Основные элементы — Positive (анод), Negative (катод), электролит и сепаратор.
- Принцип работы: Превращение химической энергии в электрическую при помощи электрохимических реакций.
- Схема устройства: Состоит из нескольких последовательно соединённых ячеек, каждая из которых генерирует напряжение.
- Типы аккумуляторов: Ведущие типы — свинцово-кислотные, литий-ионные и никель-металлогидридные.
- Функции в автомобиле: Обеспечение запуска двигателя, питание электрических систем и поддержание работы генератора.
Зачем аккумулятор в автомобиле
Каждый автомобильный аккумулятор исполняет значительную роль в работе машины, выполняя такие функции:
- Обеспечение стартовой энергии для запуска двигателя с помощью стартера.
- Подпитка автомобиля, если генератор не способен справиться с нагрузкой.
- Поставка автономной электроэнергии для электрической сети автомобиля.
Важно знать, как действуют аккумуляторы. У каждого из них есть свои параметры емкости и заряда. Когда двигатель работает, генератор берет на себя задачу подачи электроэнергии, одновременно заряжая аккумулятор во время движения. Если генератор по какой-то причине не справляется, аккумулятор может быть использован для временного автономного питания.
Как работает АКБ
Принцип работы автомобильного аккумулятора заключается в постоянном электрохимическом процессе, который происходит между пластинами батареи и электролитом, превращая химическую энергию в электрическую при разрядке и восстанавливая её при зарядке.
Во время разрядки на катоде происходит восстановление диоксида свинца, тогда как на аноде происходит окисление свинца. Серная кислота, реагируя с металлическими пластинами, образует сульфат свинца, при этом освобождается водород, реагирующий с кислородом, благодаря чему образуются молекулы воды. В процессе расходуется серная кислота и снижается плотность электролита.
При зарядке весь процесс проходит в обратном порядке, восстанавливая аккумулятор. Полная зарядка соответствует плотности электролита около 1,29 г/см³, что указывает на содержание серной кислоты в растворе.
Характеристики батарей
В этом разделе мы проанализируем основные параметры автомобильного аккумулятора, которые важны при его выборе и использовании.
Электрические
Стандартный легковой аккумулятор имеет напряжение 12 В, что достаточно для обеспечения энергией бортовой сети. Однако для большегрузных автомобилей используют аккумуляторы на 24 В, состоящие из двух отдельных АКБ.
Емкость аккумуляторов варьируется от 40 до 130 ампер-часов для стандартных автомобилей.
Кроме того, ток холодной прокрутки, указывающий на способность АКБ передавать энергию в условиях низких температур, является важным параметром и может отличаться в зависимости от условий эксплуатации транспортного средства.
Параметры клемм
Полярность аккумулятора зависит от расположения его клемм. Существуют два типа: прямая и обратная. Прямая полярность принята в России: если положительная клемма находится слева, а отрицательная — справа, то аккумулятор считается прямо-полярным. Иностранные автомобили, как правило, оснащаются батареями с обратной полярностью.
Существует несколько стандартов клемм: например, Type 1 Euro, Type 3 Asia, а также американский стандарт «под болт». У клемм типа Euro диаметры положительной и отрицательной равны 19,5 мм и 17,9 мм соответственно. В клемм типа Asia диаметр положительной составляет 12,7 мм, а отрицательной — 11,1 мм. Образцы «под болт» устанавливаются на верхней или боковой стороне аккумулятора, соединение осуществляется с помощью провода, закрепленного на болту.
Характеристики корпуса
Корпус аккумулятора обычно изготавливается из прочного полипропилена, который легок и не вступает в реакцию с электролитом. Полипропилен также хорошо выдерживает температурные колебания, возникающие под капотом автомобиля. Корпуса АКБ обычно оборудованы ручками для удобного перемещения, защитными крышками, индикаторами состояния заряда и клеммами. Например, аккумулятор на 55 ампер-часов весит около 16,5 кг. Также имеются разные типы корпусов, включая американские, европейские, азиатские и российские.
Европейские и американские аккумуляторы, как правило, имеют схожие размеры. Например, аккумуляторы с емкостью 60 А-ч могут иметь высоту от 17,5 до 19 см. Азиатские образцы могут быть несколько выше — до 22 см, что связано с расположением электродов сверху. Поэтому крайне важно правильно выбрать размер аккумулятора, чтобы обеспечить надежное крепление и избежать случайного короткого замыкания.
Также следует обратить внимание на тип крепления аккумулятора: его можно фиксировать сверху или снизу. В случае верхнего крепления для удержания АКБ используется специальная рамка, которая обхватывает его и фиксируется планкой с двумя шпильками. Этот метод часто применяется в автомобилях японского, китайского и корейского производства.
Нижнее крепление используется у европейских моделей. На нижней стороне корпуса аккумулятора предусмотрен выступ, который позволяет закрепить его на платформе с помощью пластины и винта.
Обозначения на корпусе
На корпусе аккумуляторной батареи можно увидеть маркировку, которая описывает её устройство, например, 6CT-55L.
- Первая цифра (6) указывает на количество последовательно соединенных аккумуляторов в батарее (3, 6 или 12), которые иначе именуются ячейками.
- Буквы, следующие за цифрой 6 (CT), обозначают функциональную особенность батареи (СК — стартерная).
- Число после тире (55) показывает номинальную емкость аккумулятора в ампер-часах.
- Заключительные буквы (например, L) указывают на конструктивные особенности (N — с обычным расходом воды, L — с пониженным расходом, VL — с минимальным расходом, VRLA — с клапаном регулировки).
Аккумуляторная батарея (АКБ) – это ключевой элемент электросистемы автомобиля, который отвечает за питание всех электрических компонентов. В его устройстве основными элементами являются положительные и отрицательные пластины, которые выполнены из свинца, а также активные массы, представляющие собой свинцовые оксиды. Внутри аккумулятора находится электролит – раствор серной кислоты и воды, который обеспечивает проводимость и электрическую реакцию между пластинами. Эта реакция и создает электрический ток, который необходим для запуска двигателя и работы электрооборудования автомобиля.
Принцип работы аккумулятора основан на осуществлении последовательных химических реакций. При разряде аккумулятора свинец на отрицательной пластине взаимодействует с серной кислотой, образуя сульфат свинца и электричество. На положительной пластине происходит аналогичный процесс с оксидом свинца. Когда аккумулятор заряжается, эти реакции происходят в обратном порядке, восстанавливая исходные вещества. Важно отметить, что каждый цикл зарядки и разрядки немного снижает рабочую емкость аккумулятора, что со временем может привести к необходимости его замены.
Схема подключения аккумулятора в автомобиле достаточно проста. Обычно он располагается в моторном отсеке и соединен с генератором и стартером. При включении зажигания аккумулятор подает ток на стартер, что позволяет запустить двигатель. В процессе работы двигатея генератор заряжает аккумулятор, обеспечивая его необходимый уровень заряда. Также аккумулятор участвует в питании электрики автомобиля, когда двигатель остановлен, позволяя работать таким системам, как освещение, сигнализация и мультимедиа, что делает его незаменимым компонентом любой автомобильной системы.
1 – тип АКБ, 2 – логотип производителя, 3 – емкость (А·ч), 4 – ток холодного пуска (А), 5 – напряжение (В), 6 – дата производства, 7 – вес (кг), 8 – полярность, 9 – знаки безопасности, 10 – уровень электролита
На корпусе АКБ также обязательно указываются:
- напряжение – 12V
- номинальная емкость – 40-130 Ah
- значение тока холодного пуска – около 400 А
- бренд производителя
- полярность клемм
Дополнительно на аккумуляторной батарее могут быть указаны:
- максимальный и минимальный уровни электролита, обозначенные продольными линиями с надписями MAX и MIN.
- вес устройства – Макс – 20 Kg
- дата производства
- знаки безопасности
 | Соблюдайте положения инструкции |
 | Запрещено пользоваться огнем и курить |
 | Опасные химические вещества |
 | Беречь от детей |
 | При работе пользоваться очками для защиты |
 | Опасно, возможен взрыв |
 | Переработка возможна |
 | Выбрасывать с бытовыми отходами запрещено |
Конструкция аккумулятора
Обычная структура аккумуляторной батареи состоит из шести автономных банок, заключенных в единую пластиковую оболочку с крышкой.
Что еще можно найти внутри аккумулятора? Каждая банка оборудована плюсовыми и минусовыми пластинами, перемычками, соединяющими секции, жидким электролитом, разделителями и заливными пробками. Каждая банка генерирует напряжение в пределах 2,1-2,2 В, и при последовательном соединении всех ячеек итоговое напряжение достигает 12,6-13,2 В.
На автомобиле аккумулятор также имеет положительные и отрицательные клеммы, которые позволяют подключать его к электрической системе машины.
Корпус, клеммы, пробки
Корпус и крышка аккумулятора выполнены из материала, который не вступает в реакцию с кислотой. В каждой банке большинства аккумуляторов находятся свинцовые пластины, служащие электродами.
Контакты аккумулятора изготавливают из свинца, как и клеммы, к которым они присоединены. Обслуживаемые аккумуляторы имеют заливные пробки на корпусе, которых столько же, сколько и банок. Эти пробки необходимы для дозаправки дистиллированной водой при необходимости.
Пластины и электролит
В аккумуляторе автомобиля катод — это отрицательная пластина, изготовленная из свинца (Pb), а анод представляет собой положительную пластину с низкой пористостью, содержащую диоксид свинца (PbO2). Чтобы уменьшить скорость разрядки батареи, применяют не очень чистый свинец со специальными добавками. Ранее использовали 5% сурьмы, но это не помогло предотвратить ускоренное сульфатацию.
В современных флуидных аккумуляторах для автомобилей используется кальций в качестве добавки, что значительно уменьшает скорость сульфатации и увеличивает емкость устройства на целых 70%. Гелиевые и AGM аккумуляторы применяют исключительно очищенный свинец, что позволяет им выдавать ток до 1200А и повышает их мощностные характеристики.
Каждая ячейка батареи заполнена электролитом, являющимся смесью серной кислоты и дистиллированной воды в соотношении 35:65. Плотность электролита находится в диапазоне от 1,23 до 1,30 г/см³. Батареи с более высокой плотностью электролита обладают лучшей устойчивостью к низким температурам.
Разделитель
Если взглянуть на аккумулятор в разрезе, можно заметить, что в жидкостных аккумуляторах имеется разделитель, который предотвращает замыкание между электродами. Эти сепараторы изготавливаются из пластика, а в качестве материала обычно используют ревертекс или эбонит. Эти элементы известны как диэлектрическая прослойка, так как они отделяют положительные и отрицательные электроды.
В необслуживаемых автомобильных аккумуляторах применяются сепараторы из микроволокон. Они удерживают электролит внутри и предотвращают его вытекание или испарение, плотно оборачивая пластины электродов.
Работа АКБ при разных температурах и хранение
Когда автомобильный стартер и двигатель запускаются, аккумулятор начинает подзаряжаться от генератора. Если батарею необходимо зарядить отдельно, это можно сделать с помощью зарядного устройства.
Однако, если вы планируете длительное хранение батареи с жидким электролитом, ее следует сохранять только в горизонтальном положении и при температуре, не превышающей +5 градусов, но и не ниже -15°C. Это поможет избежать вытекания электролита и краткосопряжения пластин в нижней части банки.
Температура существенно влияет на работу аккумулятора. При повышенной температуре мощность и производительность увеличиваются, однако батарея быстрее разряжается, а вода в электролите быстрее испаряется.
При небольших отрицательных температурах электролит не замерзает, но в сильный мороз это может произойти. Химические процессы замедляются, что приводит к снижению пускового тока и общей емкости батареи. Поэтому водители чаще испытывают трудности с запуском двигателя именно зимой.
| Tyumen Battery Premium | Россия |
| American SMF | Корея |
| Medalist SMF | Корея |
| Varta Blue Dynamic | страна не указана |
| Cene calcium battery | Корея |
| Topla Тор | EU |
| Лучшие батареи в результате испытаний журнала За рулем |
Виды аккумуляторов по действующим веществам
На сегодняшний день существует два основных типа аккумуляторов: обслуживаемые и необслуживаемые.
Если аккумулятор оснащен жидким электролитом, он считается обслуживаемым, что подразумевает необходимость периодической проверки уровня и плотности электролита, а также емкости батареи. Такие аккумуляторы могут служить до 5 лет и обладают доступной ценой, что делает их популярными.
В необслуживаемых аккумуляторах электролит находится в материале, пропитывающем пластины. Это сокращает скорость испарения воды из электролита.
Подробности о различных типах аккумуляторов и их составах будут рассмотрены далее.
Сурьмянистые
Батареи с сурьмой относятся к традиционным типам АКБ, так как содержание этого элемента значительно ускоряет электролиз.
В аккумуляторах с низким содержанием сурьмы пластины изготавливаются из свинца с небольшими добавками сурьмы, благодаря чему уровень саморазряда существенно снижается.
Поскольку таким батареям не хватает надежности, они постепенно заменяются более современными решениями.
Кальциевые
В этих источниках питания свинцовые пластины содержат около 0,1% кальция, который добавляется в положительные и отрицательные пластины.
Гибридные
Кальциевые аккумуляторы постепенно уступают место гибридным, которые используют сочетание технологий: сурьму и свинцовые сплавы для положительных электродов и кальций со сплавами свинца для отрицательных. Это обеспечивает более высокую эффективность и продолжительность работы батареи.
EFB
Совсем недавно стали популярны АКБ, использующие технологию EFB. Они также содержат жидкий электролит, но пластины обернуты в микроволокно, способствующее впитыванию электролита и увеличению площади контакта, что повышает как емкость, так и мощность и уменьшает объем электролита. Эти батареи считаются почти необслуживаемыми, их срок службы составляет 6-7 лет, а цена вполне приемлема.
Гелиевые
Эти батареи также относятся к необслуживаемым. Благодаря добавлению в электролит некоторых примесей он становится более вязким и может переходить в твердое состояние, выполняя функцию сепаратора между пластинами. Их ресурс может достигать 10 лет, однако они требуют специального ухода, аналогичного той заботе, которая необходима AGM-батареям. Они стойки к полному разряду, но чувствительны к перезаряду и короткому замыканию, а их стоимость выше, чем у стандартных моделей.
Литиевые
Литиевые аккумуляторы содержат электролит, представляющий собой эфир угольной кислоты и фторсодержащие соли лития.
AGM
Необслуживаемые AGM-батареи имеют герметичный корпус с клапанами для вывода газов. Между пластинами располагается стекловолокно, насыщенное электролитом, что снижает вероятность сульфатации. Эти аккумуляторы не разряжаются полностью. Их срок службы достигает 10 лет, но они имеют свои недостатки: высокую цену и необходимость в обслуживании. Чтобы продлить жизнь AGM-батареям, требуется правильный уход и регулярная подзарядка.
Причины, по которым аккумулятор разряжается за ночь
Если информация оказалась полезной, напишите комментарий. Если же она не подошла или вызвала сомнения, также дайте знать.
Вопросы по теме
Как аккумулятор влияет на производительность автомобиля?
Аккумулятор играет ключевую роль в производительности автомобиля, так как он обеспечивает необходимую мощность для запуска двигателя и питает все электрические системы, такие как освещение, магнитола и системы управления. Если аккумулятор плохо заряжен или имеет низкий уровень емкости, это может привести к проблемам с запуском двигателя и сбоям в работе электроники. Поэтому регулярная проверка состояния аккумулятора важна для поддержания оптимальной работы автомобиля.
Что такое циклическая и буферная зарядка аккумулятора, и как они влияют на его срок службы?
Циклическая зарядка происходит, когда аккумулятор разряжается и заряжается на регулярной основе, что обеспечивает его активное использование. Этот режим подходит для аккумуляторов, использующихся в электромобилях или в системах резервного питания. Буферная зарядка, с другой стороны, подразумевает поддержание уровня заряда аккумулятора на постоянном уровне без глубокого разряда, что помогает продлить его срок службы. Правильное использование этих режимов может значимо повлиять на общую долговечность и эффективность работы аккумулятора.
Почему внутри аккумулятора используются свинец и кислота, и какие альтернативы существуют?
Свинцово-кислотные аккумуляторы являются традиционными благодаря своей высокой доступности, низкой стоимости и надежности. Свинец выступает в качестве анода и катода, а кислота служит электролитом, обеспечивая эффективную химическую реакцию для хранения и высвобождения энергии. Однако существуют альтернативы, такие как литий-ионные аккумуляторы, которые предлагают большую емкость в меньшем объеме и весе, а также более долгий срок службы. Недавно исследуются и другие технологии, такие как натрий-ионные или твердотельные аккумуляторы, которые обещают еще более высокие показатели производительности.
