АКБ — что это, устройство и принцип работы аккумулятора в автомобиле

Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «АКБ — что это, устройство и принцип работы аккумулятора в автомобиле». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.

Содержание

1. Объяснения понятия и назначения автомобильного аккумулятора

2. Безопасность эксплуатации

3. Как правильно заряжать аккумулятор

4. Типы автомобильной АКБ

6. Критерии выбора лучшего аккумулятора

7. Как проверить аккумулятор

Расшифровка АКБ в зависимости от сферы деятельности может иметь несколько обозначений. Но если речь идет о технике, то это не что иное, как сокращенное название аккумулятора. Более точная расшифровка АКБ — это аккумуляторная батарея. В еще более конкретном плане, когда в качестве техники имеется в виду автомобиль, то данное обозначение можно смело расшифровать как автомобильная аккумуляторная батарея.

Обычно на легковые автомобили устанавливают два источника питания:

Первый – это аккумулятор.
Второй – генератор (или только генератор на старинных моделях).

Говоря по-простому, оба устройства в машине работают поочередно. Если один подает ток, то другой в это время «отдыхает».

Аккумулятор подает электрическую энергию на стартер, катушку зажигания и все электрические цепи автомобиля. Если этот элемент исправен, а также все системы в машине работают должным образом, тогда АКБ способен обеспечить беспрепятственный запуск силового агрегата независимо от погодных условий.

АКБ также отвечает за подачу электричества во время стоянки автомобиля, когда двигатель заглушен, а именно:

Обеспечивает возможность прослушивания радио.
Позволяет включить свет в машине.
Осуществляет питание сигнализации и так далее.

Аккумуляторная батарея состоит из нескольких ячеек (называется банка аккумулятора). Каждая ячейка имеет пластины. Каждая платина несет положительный или отрицательный заряд. Между ними находится специальный разделитель. Он предотвращает короткое замыкание между пластинами.

Для увеличения площади соприкосновения электролита каждая пластина имеет форму решетки. Она изготовлена из свинца. В решетку запрессовано активное вещество, которое имеет пористую структуру (это увеличивает контактную площадь пластины).

Объяснения понятия и назначения автомобильного аккумулятора

Существует много видов автомобильных батарей, но все они имеют схожее устройство и принцип работы. Но сначала немного истории. Впервые аккумулятор в современном понимании был представлен в 1803 году. Это был источник, состоящий из свинцовых электродов, емкости для жидкого электролита и контактных выводов. Его появление было логичным, потому что постоянно запускать мотор вручную было проблематично и очень тяжело. Далеко не каждый даже крепкий мужчина мог выдерживать подобные испытания. Появление аккумулятора повлекло за собой производство разной электрики и освещения. Современные модели не сильно отличаются от первопроходца. Опишем состав батареи малосурьмянистого типа.

Конструктивно источник постоянного тока состоит из следующих элементов:

Пластикового корпуса. Еще недавно его производили из металла, но из-за быстрой коррозии от этого отказались. Стали применять полимерные материалы. Производится методом литья в форму под давлением. Внутри он разделен на отдельные отсеки с перегородками для энергетических ячеек. Обязательно имеется крышка, в которую вплавлены токовые клеммы. В крышке сурьмянистых, малосурьмянистых и гибридных моделей есть пробки.
Электродных пластин. Они собраны в пары, положительная и отрицательная, образующие энергетические ячейки. Каждая такая пара выдает напряжение 2,1 В. Общее количество ячеек — 6, а суммарное напряжение на клеммах 12,6 В.
Пластины, в свою очередь, состоят из свинцовых решеток с ячейками, в которых запечатана активная паста — губчатый свинец или сульфат свинца.
Жидкий электролит. В него лежат пластины, среда обеспечивает транспортный коридор для заряженных ионов. Он состоит из 35% серной кислоты и 65% — дистиллированной воды.
Пластины между собой изолированы сепараторами. Они пропускают сквозь себя только жидкость, блокируя крупные частицы.

Безопасность эксплуатации

Одной из главных проблем в разработке аккумуляторных батарей является герметичность корпуса, и как следствие, безопасность его эксплуатации. Были опробованы разные материалы для изготовления оболочки, но самым эффективным оказался полимер и его разновидности. Ящик для жидкого электролита и пластин делается герметичным за исключением установки клапана VRLA. Это специальное аварийное устройство, которое все же выбросит наружу в окружающую атмосферу ядовитые серные испарения. Корпуса современных батарей делаются достаточно прочными, чтобы выдержать давление свыше 2 атм, создаваемое внутренними газами во время зарядки. Если батарея обслуживаемая и в крышке есть пробки, то они оснащены кислотостойкими уплотнениями. Такие аккумуляторы следует заряжать в открытом или проветриваемом помещении.

Постепенно на рынок выходят новые автомобильные аккумуляторы — гелевые. Их особенность заключается в консистенции электролита — желеподобная масса с оксидом кремния. Это связующее вещество, благодаря которому раствор удерживается в прямом контакте с электродами. Гелевая масса обволакивает пластины и удерживает их в таком состоянии даже в перевернутом виде, поэтому они часто устанавливаются на водный транспорт.

Также в продаже уже есть литий-ионные АКБ. Такие батареи мы привыкли видеть в мобильных телефонах, а не авто. Но время идет, и они были представлены. Преимущества понятны — если обычная батарея имеет не более 400 циклов заряд/разряд до разрушения пластин, у гелевой этот показатель увеличен до 1000 и более, а вот у литиевых он равен 1500 и больше. То есть, батарея прослужит в 4-6 раз дольше, чем классическая свинцово-кислотная. Но она более критичная к механическим повреждениям, что нужно учитывать при покупке. К тому же, она дороже более, чем в 10 раз по сравнению с гибридной на тот же ток и напряжение.

Скоро в массовом потреблении появится графен-полимерная батарея. В производстве она менее затратна по материалам, но сложна в изготовлении. Конечная, стоимость такой батареи будет в несколько раз меньше литиевой, но срок службы еще больше. Такие АКБ переживут автомобиль и будут работать дальше.

Как правильно заряжать аккумулятор

Проверив АКБ таким образом можно приступать к зарядке. А чтобы сделать это правильно рекомендуется придерживаться таких рекомендаций:

Правильная зарядка АКБ

Аккумулятор должен быть чистым
, поэтому если есть грязь — очищаем.
Осматриваем на наличие механических повреждений.
Открываем пробки аккумуляторной батареи, чтобы оценить уровень электролита в каждой из них. Если его уровень, ниже положенного, следует долить дистиллированной водой.
При проверке перед зарядкой обращайте внимание на цвет электролита
. Он должен быть полностью прозрачным. Когда в электролита имеется оттенок или осадок, то его следует полностью заменить, такой электролит не пригоден к зарядке.

При подключении зарядного устройства стоит сначала подсоединить клеммы зарядки к аккумулятору, и затем включать зарядное устройство в сеть.

Типы автомобильной АКБ

Тип батареи
В основном используется свинцово-кислотный тип. Собственно батарея состоит из 6 аккумуляторов (банок), каждая номинальным напряжением около 2,2 вольта, соединённых последовательно в батарею. Обычный электролит представляет собой смесь дистиллированной воды и серной кислоты с плотностью в пределах 1,23-1,31 г/см³ (чем больше плотность электролита, тем более морозостойкая батарея), но сейчас появились автомобильные АКБ построенные на базе технологии AGM (Absorbent Glass Mat), электролит в которых абсорбирован в стеклянном волокне, а также т. н. гелевые аккумуляторы, где электролит загущается до гелеобразного состояния силикагелем (технология носит название GEL).

Размеры

Так сложилось, что при разработке нового типа или даже марки автотехники нередко приходилось разрабатывать под неё новую автомобильную АКБ. В дальнейшем производители разработали большую номенклатуру различных аккумуляторов, существенно различающихся типоразмерами и электрическими характеристиками. Для тяжёлых грузовиков и спецмашин, имеющих бортовую сеть 24 вольта, применяются две одинаковые 12-вольтовые батареи, соединённые последовательно или одна 24-вольтовая батарея (редко).

В настоящее время существует несколько форм-факторов батарей. Аккумуляторы для японского и европейских рынков могут иметь разные размеры.

Международные универсальные коды переработки батарей и аккумуляторов

Различные типы аккумуляторов обладают разными особенностями, которые не позволяют однозначно назвать «лучший» тип аккумулятора. Можно говорить только о лучшей применимости различных типов аккумуляторов в разных условиях. Так, например, современные «кальциевые» аккумуляторы обладают низким саморазрядом, не требуют обслуживания, однако не терпят глубоких разрядов, например, при коротких поездках в зимние морозы, или длительной стоянке автомобиля. В то же время, для «обслуживаемых» (практически не производятся) и «малообслуживаемых» аккумуляторов глубокий разряд не столь губителен, зато такие типы аккумуляторов требуют доливки дистиллированной воды (при исправном электрооборудовании и среднем пробеге — примерно 1 раз в 4—7 месяцев).
С понижением температуры падает способность аккумулятора «принимать заряд». Поэтому короткие поездки в зимние морозы, особенно с включёнными фарами, могут довольно быстро привести к полному разряду даже абсолютно исправного аккумулятора. Это приводит не только к невозможности запуска мотора, но и к сокращению срока службы аккумулятора, особенно «кальциевого».
При температуре окружающего воздуха –10 °C зарядные характеристики аккумулятора, не имеющего обогрева, из-за охлаждения ухудшаются, а при температуре ниже –30 °C заряд от штатного генератора автомобиля практически отсутствует[3]. Температура электролита в аккумуляторе, установленном на автомобиле, на 5—7 °C выше температуры окружающей среды и изменяется вслед за ней с запаздыванием на 4—5 часа. В режиме длительного движения за 10—12 часов температура электролита в не обогреваемых аккумуляторных батареях повышается на 2—3 °C, а при наличии обогреваемого отсека для аккумуляторных батарей на 5—7 °C. Поэтому, для надёжной эксплуатации в условиях низких температур применяются конструкции аккумулятора с внутренним электроподогревом[4][5].
Зимой аккумулятор рекомендуется периодически снимать с автомобиля и заряжать зарядным устройством после согревания на воздухе до положительной температуры. Согревать холодный аккумулятор в горячей воде нежелательно по причине возможного частичного осыпания активной массы пластин из-за быстрых температурных деформаций.
Существует мнение[где?
] о недопустимости установки на автомобиль аккумулятора с повышенной ёмкостью, так как при большей ёмкости автомобильная АКБ якобы не будет успевать заряжаться. Однако, энергия, потраченная на пуск двигателя, не зависит от ёмкости, поэтому при исправном генераторе будет восполнена в автомобильной АКБ за одно и то же время. Также опасение у некоторых вызывает возможность сгорания стартера, однако потреблённый стартером ток зависит не от ёмкости автомобильной АКБ, а только от его внутреннего сопротивления и условий пуска. Для районов с суровыми зимами рекомендуется установка автомобильной АКБ повышенной ёмкости. При этом аккумулятор способен будет отдать больший ток при пуске, увеличивается количество попыток пуска, уменьшается относительный разряд батареи, что увеличивает надёжность и продлевает срок службы[6]. Однако, у менее ёмкого аккумулятора скорее всего просадка напряжения в момент пуска двигателя больше, чем у более ёмкого, а значит и возможный максимальный ток тоже меньше, чем у более ёмкого, так что, возможно, доля правды в этом мифе всё-таки присутствует. Однако, следует иметь в виду, что аккумулятор большей ёмкости (нежели штатный) требует и большего времени для полной зарядки, если он сильно разряжен. А это случается зимой довольно часто, так как такой аккумулятор позволяет долго крутить стартер. Также, чем больше ёмкость, тем желательнее больший зарядный ток. Особенностью свинцово-кислотных аккумуляторов является то, что они сильно снижают свой ресурс, если заряжены не на 100 %, вследствие возникающей необратимой сульфатации. Поэтому, если в зимнее время аккумулятор с большей ёмкостью будет всё-таки сильно разряжен долгими попытками пуска, то вероятность выхода его из строя будет выше из-за нехватки времени на полный восстановительный заряд, что в ряде случаев усугубится также недостаточно сильным током, выдаваемым штатным генератором, особенно в режиме холостого хода. Следовательно, для продления ресурса аккумулятора большей ёмкости зимой следует его периодически снимать, отогревать и заряжать. Иначе, постоянно недозаряженный аккумулятор прослужит недолго, и единственным плюсом его применения будет увеличенное время прокрутки мотора и величина стартового тока, которые начнут неуклонно уменьшаться вследствие сульфатации, вплоть до полной непригодности аккумулятора. Также следует учитывать, что аккумулятор существенно бо́льшей ёмкости будет иметь бо́льшие габаритные размеры и может не поместиться в отсеке для аккумуляторной батареи. В интернете можно встретить утверждение, что в условиях низких температур зимой процесс сульфатации пластин происходит крайне медленно в силу особенностей прохождения химической реакции, однако следует критически относиться к этому утверждению, так как в процессе работы аккумулятор нагревается, и, следовательно, сульфатация всё же имеет место.
Крайне нежелательно заменять аккумулятор при работающем двигателе, поскольку связанные с отключением и подключением аккумулятора скачки напряжения могут вывести из строя электрооборудование автомобиля. При необходимости замены аккумулятора при работающем двигателе, для минимизации скачка напряжения необходимо перед отключением аккумулятора включить в автомобиле максимальное количество электроприборов (фары, мотор «печки», магнитолу, обогрев заднего стекла и т. д.). Подключение каждой клеммы должно производиться быстро, без многократного касания клеммой вывода аккумулятора. Обороты двигателя не должны превышать холостых. В идеале отключаемый/подключаемый аккумуляторы и клеммы автомобиля необходимо временно соединить параллельно проводами, после чего отсоединить все провода от отключаемого аккумулятора, установить подключаемый, надеть на него клеммы, и в самом конце отсоединить временные провода от клемм автомобиля и от подключённого аккумулятора. Таким образом достигается заведомо постоянное соединение какого-либо из аккумуляторов, и практически нивелируются нежелательные скачки напряжения.
При севшем аккумуляторе, т. н. «прикуривание» от другой автомашины необходимо осуществлять с тщательным соблюдением определённого набора правил, определяемых производителем автомобиля. Нарушение этих правил может оказаться причиной выхода из строя оборудования или даже взрыва автомобильной АКБ.

Обычная автомобильная батарея выдает напряжение в 12В. Этого хватает для питания бортовой сети. Для большегрузных автомобилей используются батареи с напряжением в 24В. По сути, это две обычные батареи, которые последовательно соединены. Емкость АКБ измеряется в Ампер-часах (А*ч). Для легкового транспорта емкость батареи находится в пределах 40-130 А*ч. Емкость показывает, какое время аккумулятор сможет давать энергию при нагрузке. Но эти величины измеряются при определенной нагрузке и при определенной температуре – 20°C. При других условиях параметры могут меняться.

Также важным показателем является ток холодной прокрутки или пусковой ток. Разные модели способны выдавать от 250А до 1300А. Ток холодной прокрутки – это то напряжение, которое способен отдать АКБ в течение 30 секунд при температуре 18°C. В иных условиях данный параметр может поменяться, например, зимой.

Для начала зарядки от клемм аккумулятора необходимо отключить нагрузку. На свободные клеммы батареи подаётся постоянный ток со значением напряжения большим, чем выходное напряжение заряжаемого устройства.
При осуществлении зарядки следует строго соблюдать полярность, то есть должны совпадать положительные и отрицательные контакты батареи и зарядного устройства. Важно учитывать, что устройство для зарядки необходимо выбирать с большей мощностью, чем сам аккумулятор, для того, чтобы преодолевать сопротивление оставшейся в нём энергии и производить электрический ток с направлением, противоположным току разряда. В результате обратимые химические реакции, протекающие в АКБ, поменяют своё направление.

Рекомендуем: Схема параллельного подключения аккумуляторов

Для рассмотрения примера можно взять также никель-кадмиевую батарею. В реакцию вступают гидроксиды кадмия и никеля, образовавшиеся при цикле разряда. Продуктами этой реакции будут оксид-гидроксид никеля, вода и восстановленный кадмий.

Из всего вышесказанного следует, что во время рабочего цикла меняется только химический состав электродов. Электролит лишь создаёт требуемую для протекания реакций среду. С течением времени он может испаряться, что не самым лучшим образом скажется на продолжительности работы батареи. Рассмотренный принцип работы верен для любого типа аккумуляторов, будет изменяться только химический состав электродов и электролита.

Топ-10 популярных моделей аккумуляторных батарей в «Колёса Даром» и авто, для которых они подойдут

В «Колёса Даром» некоторые АКБ пользуются особым спросом. Сортируйте товары по фильтру «популярные», чтобы покупать аккумулятор, который выбрали для себя десятки тысяч водителей по всей России.

SWITCH 75 A·ч о/п L3 — подойдет для установки на Volkswagen Tiguan, Lada Largus, Nissan X-Trail, Mazda, Honda. Также совместим с маркой Renault, модели Sandero, Duster и Logan.
SWITCH PRO 66 A·ч о/п L2 — можно устанавливать в Volkswagen Passat и Golf, также на кроссоверы Lada Vesta и XRAY.
Tyumen Battery Premium 64 A·ч о/п L2 — подходит для авто всех классов и для эксплуатации в любых климатических условиях. Модель с обратной полярностью используется для иномарок.
Tyumen Battery Standard 60 A·ч о/п L2 — для подержанных бензиновых авто с небольшим количеством электроники. Модели с прямой полярностью можно устанавливать на ВАЗах и других нетребовательных отечественных машинах.
ЭЛЕКТРА 6ст (60 A·ч п/п) — совместим с ВАЗ-2106, ВАЗ-2105 и более новыми моделями, такими как Lada Granta.
ЗВЕРЬ 60 A·ч п/п Са/Са L2 — Lada Kalina/Granta.
Mutlu 60 A·ч о/п L2.60.054.A — АКБ для бензиновых иномарок, Kia Picanto, Kia Rio 2016, Skoda Rapid, Hyundai Solaris и т. д.
BOSCH S40 240 S4 Азия (60 A·ч о/п) D23L 560 410 054 — совместим с Toyota, Hyundai, Mitsubishi.
SARMA 60A·ч о/п L2 — Opel Meriva, Fiat Stilo, Ford Fiesta.
ENERGIZER Plus 60 A·ч о/п 560 408 054 L2 — аккумулятор для авто с большим потреблением электроэнергии. Chevrolet Lacetti, Ford Focus, Volkswagen Jetta.

Критерии выбора лучшего аккумулятора

Чтобы выбрать самый лучший аккумулятор для автомобиля, следует ознакомиться с его характеристиками и обратить внимание на такие критерии:

Ёмкость электрической батареи. Несомненно, чем дольше может прослужить батарея, тем в лучшем качестве она выступает для водителя.
Срок эксплуатации. Каждый тип аккумулятора при правильном уходе способен прослужить не менее четырех лет. Но существуют батареи, срок эксплуатации которых достигает семи лет.
Напряжение. Этот параметр помогает определить заряд батареи и ее состояние.
Степень заряженности. Эта функция позволяет определить, насколько заряжена батарея. Применяя специальное устройство, можно с легкостью определить степень заряда и повысить период эксплуатации.
Саморазряд. Некоторые типы аккумуляторов имеет свойство быстро саморазряжаться, что отрицательно сказывается на эксплуатации батареи.
Сервис. Важно приобретать такие модели аккумуляторов, сервисные центры которых находятся недалеко от места использования автомобиля, чтобы в любой момент можно было осуществить ремонт, замену или обслуживание оборудования.

Емкость

аккумулятора
является ключевым показателям
этой детали. Она измеряется в Ампер-часах. На корпусе АКБ, его емкость указывать индексом Ah. Например, в автомобиле стоит аккумулятор, емкостью 60 Ah, это значит, что он способен генерировать ток, мощностью в 1 Ампер на протяжении 60-ти часов. Не стоит полагать, что емкость устройства напрямую зависит от размеров АКБ. Некоторые аккумуляторы небольшого размера способны генерировать большую емкость.

Таблица соответствия емкости АКБ к объёму двигателя

Тем, кто задавался вопросом, какой аккумулятор выбрать

для своего автомобиля, можно увидеть на иллюстрации соответствие номинальной емкости АКБ к объему двигателя.

Как проверить аккумулятор

Проверка аккумуляторов

Измерив плотность электролита, и токовую нагрузку можно делать выводы о потребности в дополнительной зарядке АКБ.

Если аккумулятора заряжен полностью — плотность электролита по показаниям ареометра должно составлять 1,28 г/куб. см.

; при половинной разрядке около 1,20 г/куб. см.; если полностью сел, то плотность просядет до 1,10 г/куб. см. Причем разность по показаниях в каждой банке аккумулятора не должен быть выше ±0,01 г/куб. см.

Ток нагрузки измеряется мультиметром

используя нагрузочную вилку. Чтобы снять показания о состоянии автомобильного аккумулятора нужно включить дальний свет и померить напряжение. Полностью заряженный аккумулятор будет показывать около 11,2 В. А при запуске двигателя оно не должно просаживаться меньше чем 9,5 В. Когда оно ниже указанного — это свидетельствует либо о частичном разряде, либо о неисправностях стартера.

Как осуществляется уход за аккумуляторной батареей?

Способы хранения могут отличаться в зависимости от времени года:

В зимнее время АКБ необходимо снять с авто и для начала полностью зарядить. Используя наждачную бумагу, зачистите выводы батареи, это необходимо для снятия окиси. После зачистки выводы следует обезжирить и обработать смазкой — литолом либо солидолом. После того, как АКБ пролежит в гараже или в квартире до весны, выводы следует очистить от смазки — для этого используется растворитель или топливо. Если батарея сама по себе уже старенькая и слабая, то перед эксплуатацией можно промыть конструкцию и заново зарядить АКБ. Процедура слива осуществляется не полностью — необходимо слить только электролит, а грязь оставить внутри, после чего батарея промывается от вредоносных веществ и примесей. Процесс промывки осуществляется только с помощью дистиллята — никаких моющих ил чистящих средств! Когда конструкция промыта, необходимо подождать около суток, пока не просохнет вся внутренняя часть. Объем заливаемого электролита должен соответствовать уровню. Если АКБ долго хранилась, машину необходимо завести и поездить на ней не менее одного часа, лучше — полтора.
Что касается теплого времени года, то здесь все гораздо проще. Прибор необходимо хранить в сухом и проветриваемом помещении. Перед началом эксплуатации проверьте объем электролита и зарядите устройство.