Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с автомобильного аккумулятора )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о батареях, запускающих двигатели, и силовых аксессуарах. Сведения об аккумуляторах, используемых в электромобилях, см. В разделе Аккумулятор электромобиля .
Типичный свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор на 12 В, 40 Ач

Автомобильный аккумулятор или автомобильный аккумулятор является аккумуляторной батареей , которая используется для запуска двигателя автомобиля . Его основная цель - подавать электрический ток на пусковой двигатель с электрическим приводом, который, в свою очередь, запускает двигатель внутреннего сгорания с химическим приводом, который фактически приводит в движение транспортное средство. Когда двигатель работает, питание электрических систем автомобиля по-прежнему обеспечивается аккумулятором, а генератор заряжает аккумулятор по мере увеличения или уменьшения потребности.

Аккумулятор в современных автомобилях [ править ]

Бензиновый и дизельный двигатель [ править ]

Обычно при запуске используется менее трех процентов емкости аккумулятора. По этой причине автомобильные аккумуляторы рассчитаны на передачу максимального тока в течение короткого периода времени. По этой причине их иногда называют «батареями SLI» для запуска, освещения и зажигания. Батареи SLI не рассчитаны на глубокую разрядку, и полная разрядка может сократить срок их службы. [1]

Аккумулятор SLI не только запускает двигатель, но и обеспечивает дополнительную мощность, необходимую, когда электрические требования автомобиля превышают мощность системы зарядки. Это также стабилизатор, сглаживающий потенциально опасные скачки напряжения . [2] Пока двигатель работает, большая часть энергии обеспечивается генератором переменного тока, который включает в себя регулятор напряжения, поддерживающий выходное напряжение между 13,5 и 14,5 В. [3] Современные аккумуляторы SLI - свинцово-кислотные , с использованием шести последовательно соединенных - подключенные элементы для обеспечения номинальной 12-вольтовой системы (в большинстве легковых автомобилей и легких грузовиков) или двенадцать ячеек для 24-вольтовой системы, например, в тяжелых грузовиках или землеройном оборудовании. [4]

Взрывы газа могут произойти на отрицательном электроде, где может накапливаться газообразный водород из-за заблокированных вентиляционных отверстий батареи или плохой вентиляции в сочетании с источником воспламенения. [5] Взрывы при запуске двигателя обычно связаны с корродированными или грязными клеммами аккумуляторной батареи. [5] Исследование, проведенное в 1993 году Национальным управлением безопасности дорожного движения США, показало, что 31% травм от взрыва аккумуляторных батарей происходит во время зарядки аккумулятора. [6]Следующие наиболее распространенные сценарии были при работе с кабельными соединениями, при запуске от внешнего источника, как правило, при невозможности подключения к разряженной батарее перед источником зарядки и невозможности подключения к шасси автомобиля, а не напрямую к заземленному полюсу аккумулятора, а также при проверке жидкости уровни. [5] [6] Около двух третей раненых получили химические ожоги, а почти три четверти получили травмы глаз, среди других возможных травм. [6]

Электрические и гибридные автомобили [ править ]

Электромобили (EV) питаются от высоковольтной аккумуляторной батареи электромобиля , но обычно у них есть и автомобильный аккумулятор, поэтому они могут использовать стандартные автомобильные аксессуары, рассчитанные на работу от 12 В. Их часто называют вспомогательными. батареи.

В отличие от обычных транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, электромобили не заряжают вспомогательную батарею с помощью генератора переменного тока - вместо этого они используют преобразователь постоянного тока в постоянный для понижения высокого напряжения до требуемого напряжения плавающего заряда (обычно около 14 В). . [7]

История [ править ]

Ранние автомобили не имели батарей, так как их электрические системы были ограничены. Вместо электрического гудка использовался звонок, фары работали на газе, двигатель запускался кривошипом . Автомобильные аккумуляторы стали широко использоваться примерно в 1920 году, когда автомобили стали оснащаться электрическими стартерными двигателями . Герметичный аккумулятор, не требующий дозаправки, был изобретен в 1971 г. [8]

Первые системы запуска и зарядки были спроектированы как системы с напряжением 6 В и положительным заземлением , при этом шасси автомобиля было напрямую подключено к положительной клемме аккумуляторной батареи. [9] Сегодня почти все дорожные транспортные средства имеют отрицательную систему заземления. [10] Отрицательный полюс аккумуляторной батареи подключен к шасси автомобиля .

Компания Hudson Motor Car была первой, кто использовал стандартизированные батареи в 1918 году, когда они начали использовать батареи Battery Council International . BCI - это организация, которая устанавливает стандарты размеров для аккумуляторов. [11]

В автомобилях до середины 1950-х годов использовались электрические системы и аккумуляторы на 6 В. Переключение с 6 на 12 В произошло, когда более мощным двигателям с более высокой степенью сжатия требовалось больше электроэнергии для запуска. [12] Меньшие автомобили, которым для запуска требовалось меньше мощности, дольше оставались на 6 В, например Volkswagen Beetle в середине 1960-х годов и Citroën 2CV в 1970 году.

В 1990-х годах был предложен стандарт электрической системы на 42 В. Он был предназначен для установки более мощных аксессуаров с электрическим приводом и более легких автомобильных жгутов проводов. Доступность двигателей с более высоким КПД, новых методов подключения и цифрового управления, а также ориентация на гибридные автомобильные системы, в которых используются высоковольтные стартеры / генераторы, в значительной степени устранили необходимость переключения основных напряжений в автомобиле. [13]

Дизайн [ править ]

Автомобильная батарея - это пример батареи с мокрыми ячейками с шестью ячейками. Каждая ячейка свинцовой аккумуляторной батареи состоит из чередующихся пластин, изготовленных из сетки из свинцового сплава, заполненной губчатым свинцом ( катодные пластины) или покрытой диоксидом свинца ( анод ). [14] Каждая ячейка заполнена раствором серной кислоты, который является электролитом. Первоначально каждая ячейка имела крышку заливной горловины, через которую можно было наблюдать за уровнем электролита и которая позволяла добавлять воду в ячейку. В крышке заливной горловины было небольшое вентиляционное отверстие, которое позволяло газообразному водороду, образующемуся во время зарядки, выходить из ячейки.

Ячейки соединены короткими тяжелыми ремнями от положительных пластин одной ячейки к отрицательным пластинам соседней ячейки. Пара тяжелых клемм, покрытых свинцом для защиты от коррозии, монтируется наверху, а иногда и сбоку батареи. В ранних автомобильных батареях использовались жесткие резиновые корпуса и разделители из деревянных пластин. В современных установках используются пластиковые корпуса и тканые листы для предотвращения соприкосновения пластин ячейки и короткого замыкания.

В прошлом автомобильные аккумуляторы требовали регулярного осмотра и обслуживания для замены воды, которая разлагалась во время работы аккумулятора. В батареях, не требующих особого ухода (иногда называемых «не требующими обслуживания»), пластинчатые элементы используют другой сплав, что снижает количество воды, разлагающейся при зарядке. Современному аккумулятору может не потребоваться дополнительная вода в течение срока его службы; в некоторых типах отсутствуют отдельные крышки заливной горловины для каждой ячейки. Слабым местом этих аккумуляторов является то, что они очень нетерпимы к глубокому разряду, например, когда автомобильный аккумулятор полностью разряжен, оставив включенным свет. Это покрывает свинцовые пластинчатые электроды отложениями сульфата свинца и может сократить срок службы батареи на треть или более.

Батареи VRLA , также известные как батареи из абсорбированного стекломата (AGM), более устойчивы к глубокому разряду, но стоят дороже. [15] Батареи VRLA не допускают добавления воды в элемент. Каждая ячейка имеет автоматический клапан сброса давления для защиты корпуса от разрыва при сильной перезарядке или внутреннем выходе из строя. Аккумулятор VRLA не может пролить свой электролит, что делает его особенно полезным в транспортных средствах, таких как мотоциклы.

Батареи , как правило , изготовлены из шести гальванических элементов в последовательной цепи . Каждая ячейка обеспечивает 2,1 вольт, что в сумме составляет 12,6 вольт при полной зарядке. [16] Во время разряда на отрицательной клемме (вывод) химическая реакция высвобождает электроны во внешнюю цепь, а на положительной клемме (оксид свинца) другая химическая реакция поглощает электроны из внешней цепи. Это приводит в движение электроны через провод внешней цепи (электрический проводник ), чтобы произвести электрический ток ( электричество ). Когда батарея разряжается , кислота электролита вступает в реакцию с материалами пластин, изменяя их поверхность насульфат свинца . Когда аккумулятор перезаряжается , химическая реакция меняется на противоположную: сульфат свинца превращается в диоксид свинца. После восстановления исходного состояния пластин процесс можно повторить.

В некоторых автомобилях используются другие стартерные батареи. В 2010 году Porsche 911 GT3 RS имеет литий-ионный аккумулятор в качестве опции для экономии веса. [17] Тяжелые автомобили могут иметь две последовательно соединенные батареи для системы 24 В или могут иметь последовательно-параллельные группы батарей, питающих 24 В. [18]

Технические характеристики [ править ]

Физический формат [ править ]

Батареи сгруппированы по физическому размеру, типу и размещению клемм, а также по способу монтажа. [15]

Ампер-часы (Ач) [ править ]

Ампер-часы (Ач или А · ч) - это единица измерения, связанная с емкостью аккумуляторов энергии. Этот рейтинг требуется по закону в Европе.

Номинальный ток в ампер-часах обычно определяется как произведение (ток, который батарея может обеспечивать в течение 20 часов с постоянной скоростью, при 80 градусах F (26,6 ° C), в то время как напряжение падает до 10,5 вольт), умноженное на 20 часов. Теоретически при температуре 80 градусов по Фаренгейту батарея на 100 Ач должна быть способна непрерывно обеспечивать 5 ампер в течение 20 часов при поддержании напряжения не менее 10,5 вольт. Важно понимать, что зависимость между емкостью Ач и скоростью разряда не является линейной; по мере увеличения скорости разряда емкость уменьшается. Батарея с номиналом 100 Ач обычно не сможет поддерживать напряжение выше 10,5 вольт в течение 10 часов, будучи разряженной с постоянной скоростью 10 ампер. Емкость также уменьшается с температурой.

Сила тока проворачивания (CCA, CA, MCA, HCA) [ править ]

  • Амперы холодного пуска (CCA): количество тока, которое батарея может обеспечить при температуре 0 ° F (-18 ° C) в течение 30 секунд при поддержании напряжения не менее 7,2 вольт. Современные автомобили с двигателями с впрыском топлива, управляемыми компьютером, запускаются не более чем за несколько секунд, а показатели CCA менее важны, чем раньше. [19] Важно не путать CCA с числами CA / MCA или HCA, поскольку последние всегда будут выше из-за более высоких температур. Например, батарея 250 CCA будет иметь больше пусковой мощности, чем батарея 250 CA (или MCA), и точно так же батарея 250 CA будет иметь больше, чем батарея 250 HCA. [20]
  • Пусковой ток (CA): количество тока, которое батарея может обеспечить при 32 ° F (0 ° C), снова в течение 30 секунд при напряжении, равном или превышающем 7,2 вольт.
  • Судовые амперы запуска (MCA): как и CA, количество тока, которое батарея может обеспечить при 32 ° F (0 ° C), часто встречается в батареях для лодок (отсюда «морские») и садовых тракторов, которые с меньшей вероятностью эксплуатироваться в условиях, где может образовываться лед. [21]
  • Амперы горячего пуска (HCA) - это сила тока, которую батарея может обеспечить при 80 ° F (27 ° C). Номинальный ток определяется как ток, который свинцово-кислотный аккумулятор при этой температуре может выдавать в течение 30 секунд и поддерживать не менее 1,2 В на элемент (7,2 В для 12-вольтовой батареи). [ необходима цитата ]

Минуты резервной емкости (RCM или RC) [ править ]

Способность аккумулятора выдерживать минимальную заявленную электрическую нагрузку; он определяется как время (в минутах), в течение которого свинцово-кислотная батарея при температуре 80 ° F (27 ° C) будет непрерывно выдавать 25 ампер, прежде чем ее напряжение упадет ниже 10,5 вольт. [ необходима цитата ]

Размер группы [ править ]

Размер группы Battery Council International (BCI) определяет физические размеры батареи, такие как длина, ширина и высота. Эти группы определяются организацией. [22] [23]

Коды дат [ править ]

  • В Соединенных Штатах на батареях есть коды, помогающие потребителям купить недавно произведенные батареи. Когда батареи хранятся, они начинают терять заряд; это происходит из-за не протекающих по току химических реакций электродов с аккумуляторной кислотой. Аккумулятор, произведенный в октябре 2015 года, будет иметь цифровой код 10-5 или буквенно-цифровой код K-5. «A» - январь, «B» - февраль и т. Д. (Буква «I» пропускается). [19]
  • В Южной Африке код на батарее, указывающий дату производства, является частью корпуса и отлит в нижнем левом углу крышки. Код представляет собой номер года и недели (YYWW), например, 1336 соответствует 36 неделе в 2013 году.

Использование и обслуживание [ править ]

Избыточное тепло является основной причиной отказов аккумулятора, например, когда электролит испаряется из-за высоких температур, уменьшая эффективную площадь поверхности пластин, контактирующих с электролитом, и приводя к сульфатации. Скорость коррозии сетки увеличивается с температурой. [24] [25] Также низкие температуры могут привести к выходу из строя аккумулятора. [26]

Если батарея разряжается до точки , где она не может запустить двигатель, двигатель может быть запущена от через внешний источник энергии. После запуска двигатель может перезарядить аккумулятор, если генератор и система зарядки не повреждены. [27]

Коррозия на клеммах аккумулятора может помешать запуску автомобиля из-за электрического сопротивления , чего можно избежать, правильно нанеся диэлектрическую смазку . [28] [29]

Сульфатирование - это когда электроды покрываются твердым слоем сульфата свинца, который ослабляет аккумулятор. Сульфатирование может произойти, когда аккумулятор не полностью заряжен и остается разряженным. [30] Сульфатные батареи следует заряжать медленно, чтобы не повредить их. [31]

Батареи SLI не предназначены для глубокого разряда, и их срок службы сокращается. [32]

Автомобильные аккумуляторы, в которых используются свинцово-сурьмянистые пластины, требуют регулярного доливания чистой воды для восполнения потерь воды из-за электролиза и испарения. За счет замены легирующего элемента на кальций в более поздних конструкциях снизилась скорость потери воды. Современные автомобильные аккумуляторы требуют меньшего обслуживания и могут не иметь колпачков для добавления воды в элементы. Такие батареи содержат дополнительный электролит над пластинами, чтобы учесть потери в течение срока службы батареи.

Некоторые производители аккумуляторов включают в себя встроенный ареометр, показывающий состояние заряда аккумулятора.

Положительный (красный) соединительный кабель, подключенный к клемме аккумулятора. Дополнительное окошко ареометра видно с помощью одинарного зажима-перемычки. Черная отрицательная перемычка не показана.

Основным механизмом износа является отделение активного материала от пластин батареи, который накапливается на дне элементов и может в конечном итоге вызвать короткое замыкание пластин. Это можно существенно уменьшить, поместив один набор пластин в пластиковые разделительные пакеты, сделанные из проницаемого материала. Это позволяет электролиту и ионам проходить через них, но не дает накопившемуся шламу перекрывать пластины. Шлам в основном состоит из сульфата свинца, который образуется на обоих электродах.

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Утилизация автомобильных аккумуляторов снижает потребность в ресурсах, необходимых для производства новых аккумуляторов, улавливает токсичный свинец со свалок и предотвращает риск неправильной утилизации. Когда свинцово-кислотная батарея перестает держать заряд, она считается использованной свинцово-кислотной батареей (ULAB), которая классифицируется как опасные отходы в соответствии с Базельской конвенцией . По данным Агентства по охране окружающей среды США, автомобильный аккумулятор на 12 В является наиболее перерабатываемым продуктом в мире . Только в США заменяется около 100 миллионов автомобильных аккумуляторов в год, и 99 процентов из них сдаются на переработку. [33] Однако переработка может осуществляться неправильно в нерегулируемых условиях. Как частьглобальная торговля отходами ULAB отправляются из промышленно развитых стран в развивающиеся для разборки и восстановления содержимого. Можно восстановить около 97 процентов свинца. По оценкам Pure Earth , более 12 миллионов жителей третьего мира пострадали от загрязнения свинцом в результате переработки ULAB. [34]

См. Также [ править ]

  • Гнездо прикуривателя (автомобильный адаптер)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Джонсон, Ларри. "Батарея Учебник" . chargechargers.com . Зарядные устройства . Проверено 15 февраля 2016 .
  2. ^ "Что такое свинцовая батарея?" . batterycouncil.org . Проверено 17 февраля 2016 .
  3. ^ "Автомобильные системы зарядки - краткий курс о том, как они работают" . youtube.com . Архивировано из оригинала на 2015-09-17 . Проверено 17 февраля 2016 . CS1 maint: discouraged parameter (link)
  4. ^ «Q&A: Автомобильные аккумуляторы» . van.physics.illinois.edu . Проверено 18 февраля 2016 .
  5. ^ a b c Вартабедян, Ральф (26 августа 1999 г.), «Как избежать взрывов батарей (да, они действительно случаются)» , Los Angeles Times
  6. ^ a b c Травмы, связанные с опасностями, связанными с аккумуляторными батареями автомобилей , Национальная администрация безопасности дорожного движения , июль 1997 г.
  7. ^ Херрон, Дэвид. «Зачем нужен свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В и как он заряжается в электромобиле?» . greentransportation.info . Проверено 24 мая 2020 .
  8. ^ «История автомобильного аккумулятора» . www.racshop.co.uk . Проверено 17 февраля 2016 .
  9. ^ «Положительное против отрицательного заземления - Будет ли зарядное устройство работать на положительных наземных транспортных средствах?» . www.batteryfloatchargers.com . Проверено 18 февраля 2016 .
  10. ^ "Почему ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ ЗЕМЛЯ?" . mgaguru.com . Проверено 20 апреля 2019 .
  11. ^ "6-вольтовые батареи" . www.hemmings.com . Проверено 17 февраля 2016 .
  12. ^ «Переключение с 6 вольт на 12 вольт» . www.fillingstation.com . Проверено 17 февраля 2016 .
  13. ^ "Что случилось с 42-вольтовой машиной?" . Популярная механика . 2009-10-01 . Проверено 18 февраля 2016 .
  14. ^ Элерт, Гленн. «Напряжение автомобильного аккумулятора» . hypertextbook.com . Проверено 17 февраля 2016 .
  15. ^ a b «Как получить правильный автомобильный аккумулятор» . Потребительские отчеты . Проверено 17 февраля 2016 .
  16. ^ «Базовый уход за аккумулятором» . Популярная механика . 2006-03-29 . Проверено 17 февраля 2016 .
  17. ^ Верт, Рэй (2009-08-19). «Porsche 911 GT3 RS 2010 года: готов к гонкам, законный уличный рынок и больше мощности» . Jalopnik.com. Архивировано 21 октября 2009 года . Проверено 18 сентября 2009 .
  18. ^ "Автомобильные / SLI аккумуляторы - аккумуляторы от Fisher" . Аккумуляторы Fisher . Проверено 15 февраля 2016 .
  19. ^ a b «От наших экспертов: советы по автомобильным аккумуляторам» . Потребительские отчеты . 2 декабря 2015 года. Архивировано 6 декабря 2015 года . Проверено 17 февраля 2016 .
  20. ^ "Зима приближается ... Вы знаете рейтинг CCA вашего аккумулятора?" . Bauer Built Inc .
  21. ^ «Морской аккумулятор против автомобильного аккумулятора: в чем разница?» . 4 октября 2018 г.
  22. ^ "BCI Battery Service Manual 14th Edition - Download - Battery Council International" . batterycouncil.org .
  23. ^ "bci-аккумулятор-техническое-руководство" . yumpu.com .
  24. ^ Ruetschi, Пол (10 марта 2004), "Старение механизмы и срок службы свинцово-кислотных батарей", журнал источников энергии , 127 (1-2): 33-44, Bibcode : 2004JPS ... 127 ... 33R , DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2003.09.052
  25. ^ "Руководство по покупке автомобильных аккумуляторов" , Consumer Reports , август 2016 г.
  26. ^ Наиболее частые причины разрядки автомобильного аккумулятора 12 В
  27. ^ Magliozzi, Том ; Маглиоцци, Рэй (1 апреля 2007 г.), «Является ли увеличение оборотов двигателя хорошей идеей при запуске от рывка ? Узнайте» , Car Talk , Tappet Brothers
  28. ↑ Мейер, Алекс (17 декабря 2017 г.). "Почему автомобильные аккумуляторы разъедают?" . Gear4Wheels .
  29. ^ «Как очистить корродированные клеммы автомобильного аккумулятора» . wikiHow .
  30. ^ "Описание и обработка сульфатированных аккумуляторов с помощью зарядного устройства и разрядника / анализатора" .
  31. ^ Витте, О.А. (1922). Автомобильная аккумуляторная батарея, ее уход и ремонт . Американское инженерное бюро (Полный текст через Project Gutenberg .).
  32. ^ Джонсон, Ларри. "Батарея Учебник" . www.chargingchargers.com . Проверено 15 февраля 2016 .
  33. ^ «Кто знал? Автомобильный аккумулятор - самый переработанный продукт в мире» . Отчеты о зеленых автомобилях . Проверено 18 февраля 2016 .
  34. ^ «Отчеты по проектам» . www.worstpolluted.org . Проверено 18 февраля 2016 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Автомобильный аккумулятор FAQ