В автомобильном транспорте в качестве дополнительного источника электроэнергии используется аккумулятор. АКБ — аккумуляторная кислотная батарея, наиболее распространенный тип на транспорте, является электрохимическим источником энергии для бортовой сети.
Для электротранспорта применяют тяговые АКБ, где они считаются основным источником электричества. На автомобилях и мотоциклах основным источником электроэнергии является генератор. Батарея применяется для следующих целей:
- обеспечение бортовой сети энергией при выключенном генераторе,
- запуск стартера двигателя,
- обеспечивает равномерное питание в период увеличенных нагрузок.
Автомобильные АКБ и генератор работают в постоянной связке и являются взаимозависимыми элементами бортовой электросети.
Виды аккумуляторов
На транспорте применяются различные виды АКБ, которые можно классифицировать по ряду признаков и сфере применения.
Тип батареи
Самый распространенный тип аккумуляторов — кислотно-свинцовый. Любая АКБ состоит из нескольких элементов (банок), которые вырабатывают напряжение примерно 2В. Они последовательно соединяются в цепь и итоговое напряжение равняется сумме всех банок. Самый распространенный вариант АКБ содержит 6 элементов и выдает напряжение порядка 12 вольт.
Батареи заполнены электролитом — серная кислота разбавленная химически чистой водой. Заряд батареи и ее состояние можно определить по удельной плотности электролита, в норме этот параметр имеет значение 1,22 — 1,30 г/см³. Высокая плотность делает аккумулятор более устойчивым к отрицательной температуре.
Классически электролит находится в свободном жидком состоянии между электродами. В семидесятых годах 20 века была разработана технология AGM, где электролитом напитывается микропористый материал, располагающийся между электродами. Эта технология имеет ряд преимуществ:
- устойчивость к вибрациям,
- возможность установки под углом к плоскости,
- отсутствие необходимости обслуживания,
- безопасная герметичная конструкция,
- возможность эксплуатации до -35 градусов.
Развитие технологии AGM привело к появлению гелиевых АКБ (GEL). В этих батареях электролит загущается присадками до состояния желе. Преимущества таких аккумуляторов:
- не бояться глубокого разряда,
- защищают электроды от осыпания,
- предохраняют от короткого замыкания,
- имеют большие пусковые токи при одинаковых размерах.
Основным недостатком таких аккумуляторов считается цена. АКБ, выполненная по технологии GEL стоит от 12-15 тыс. руб.
Размеры и напряжение
Изначально автопроизводители в новые марки авто устанавливали батарею, разработанную для этой модели. Впоследствии размеры АКБ были стандартизированы и выпускаются в определенной номенклатуре форм-факторов.
Основное отличие — количество используемых батарей и соответственно напряжение питания:
- 3 элемента — 6В, используются на мототранспорте,
- 6 элементов — 12В, применяется в большинстве автомобилей,
- 12 элементов (или две АКБ по 6) — 24В, устанавливаются в грузовую и военную технику.
Исторически отличаются АКБ для азиатского рынка и рынка европейских стран, по габаритам.
Полярность клемм
Что бы определить полярность АКБ, необходимо посмотреть на аккумулятор со стороны контактов. В зависимости от места расположения плюсового контакта, АКБ разделяют на:
- Прямая полярность — минус справа, а плюс — слева. Такое расположение характерно для российского автопрома и автомобилей некоторых других стран.
- Обратная полярность — клеммы расположены наоборот, плюс — справа, а минус — слева. Такая полярность характерна для азиатских производителей.
Встречаются менее распространенные варианты, например, американские, где контакты располагаются сбоку.
Размер контактов
Еще одно отличие аккумуляторов — диаметр клемм. Во избежание не правильного присоединения батареи, контакты на АКБ имеют разный диаметр:
- Европейский тип — диаметр положительного контакта 19,5 мм, а отрицательного — 17,8 мм.
- Азиатский (японский) тип — диаметр положительного контакта 12,6 мм, а отрицательного — 11,2 мм.
Азиатский тип можно переделать в европейский, при помощи специальных переходников.
Тип крепления
Для надежной установки в посадочном месте автомобиля, аккумуляторы имеют различные виды креплений:
- В00 — крепится при помощи прижимной пластины сверху,
- В01 — имеет специальный выступ внизу широкой стороны АКБ4
- В03 — выступ располагается внизу, по узкой стороне,
- В13 — нижнее крепление по периметру батареи.
Применяется еще несколько видов крепления, но они мало распространены.
Необходимость ухода
Благодаря конструктивным особенностям, батареи могут нуждаться в обслуживании. Оно подразумевает проверку электролита на плотность и подзарядку на стационарных зарядниках. Аккумуляторы можно разделить на:
- не обслуживаемые — имеют собственный ареометр, сигнализирующий о состоянии электролита цветными полосками,
- обслуживаемые — нуждаются в периодической проверке плотности электролита, подзарядке и доливке до уровня, в случае испарения.
Не зависимо от типа, любая АКБ нуждается в периодическом осмотре на герметичность, чистоту дренажа и вентиляционных отверстий. При обнаружении подтеканий необходимо удалить следы специальным щелочным составом. Для профилактики коррозии клемм, рекомендуется использовать графитную смазку.
Как работает аккумулятор
АКБ не накапливает электроэнергию, его работа основана на принципе возникновения ЭДС при химической реакции и наоборот. Конструктивно каждая банка состоит из двух свинцовых пластин, где металл находится в разном химическом состоянии. Контактируют пластины между собой через электролит и благодаря ему происходит перетекание электроном между полюсами.
Батарея работает по циклическому принципу, проходя этапы заряда/разряда.
Батарея заряжена
На аноде (отрицательном электроде), при полном заряде, находится чистый свинец. На катоде (положительном электроде) — двуокись свинца. Между ними серная кислота разбавленная водой.
Батарея разряжается
Металл на обоих электродах взаимодействует с серной кислотой, в результате чего на катоде происходит восстановление двуокиси в свинец, а на аноде свинец окисляется. Побочно выделяется водород и кислород, которые соединяясь образуют воду.
Полная разрядка
В процессе разрядки на пластинах откладывается сульфат, а у полностью разряженной батареи оба электрода им покрыты и кислота сильно разбавлена водой. Плотность электролита падает, что говорит о разрядке АКБ.
Процесс зарядки
При подачи на электроды внешнего источника питания происходит обратный процесс восстановления. Сульфат взаимодействует с водородом становится серной кислотой, Высвобождающийся кислород вступает в реакцию со свинцом на положительном электроде и образует диоксид.
При полной зарядке начинается процесс высвобождения свободного кислорода и водорода, что называют закипанием аккумулятора.
Какой аккумулятор выбрать
При выборе аккумулятора необходимо следовать рекомендациям производителя. Согласно каталожной информации или внешнего осмотра необходимо определить следующие параметры:
- Емкость ампер/часов — этот показатель во многом зависит от объема мотора и количества цилиндров. У дизельных ДВС емкость АКБ выше из-за высокой компрессии.
- Полярность.
- Типовой форм-фактор.
- Диаметр клемм.
Для местности с холодным климатом рекомендуется использовать АКБ с увеличенной емкостью, так как низкие температуры ее снижают и периодически ее заряжать.
Выбор технологии изготовления аккумулятора зависит от конкретных задач и условий эксплуатации. Выбрать однозначно лучший нельзя, можно подобрать характеристики максимально соответствующие заданным условиям. Например, кальциевые АКБ имеют свойства низкого саморазряда и являются не обслуживаемыми. С другой стороны они боятся глубокой разрядки, особенно во время непродолжительных поездок при низких температурах.
Обслуживаемые или мало обслуживаемые, а также гелиевые, не бояться сильного разряда и такую АКБ можно восстановить, даже после полной разрядки или потере заряда при низкой температуре. Для эксплуатации в холодной местности существуют модели с внутренним подогревом.
Не рекомендуется приобретать батареи существенно отличающиеся по емкости от рекомендуемой в любую сторону. Аккумулятор с большей мощностью требует более длительного заряда и большей силы тока.
Что делать если сел аккумулятор
Разряженный аккумулятор не даст завести двигатель. Автомобиль с механической коробкой передач можно завести на буксире или растолкав под уклон. Двигатель с коробкой автомат таким образом запустить не получится. В этом случае можно «прикурить» от другого автомобиля, соблюдая инструкцию производителя авто.
Некоторые автомобилисты ставят на место севшей АКБ другую батарею, запускают машину и устанавливают назад свой аккумулятор. Производить замену батареи на работающем моторе не рекомендуется, скачки в электропитании могут повредить электрические блоки и приборы.