Der Betrieb eines Elektrofahrzeugs basiert auf elektrischem Strom. Äußerlich sind solche Autos nur schwer von Autos mit Benzinmotor zu unterscheiden. Der einzige wahrnehmbare Unterschied liegt in der Geräuschkulisse beim Fahren: Das Elektroauto bewegt sich nahezu geräuschlos. Je nach Art der Arbeitsorganisation unterscheiden sich diese Maschinentypen erheblich.

Ein Elektroauto ist mit einem Motor ausgestattet, der mit elektrischem Strom betrieben wird und Energie aus Batterien erhält.

Die wichtigsten Batterietypen

Der Betrieb eines Elektromotors basiert auf dem Induktionsprinzip elektromagnetischer Natur. Dieser Motortyp wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um. Dieser Motor hat einen hohen Effizienzindex (Leistungszahl). Es kann 95% erreichen.

Die Hauptenergiequelle für einen Elektromotor sind Batterien. Solche Stromversorgungen sind recht teuer, was der Hauptgrund für die mangelnde Verbreitung von Elektrofahrzeugen ist.

Der beliebteste und erschwinglichste Batterietyp - Blei-Säure-Netzteile . Außerdem sind diese Batterien fast vollständig recycelbar, was ihre negativen Auswirkungen auf die Umwelt verringert. Der nächste Batterietyp - Nickel-Metall-Hybrid . Sie sind teurer als bisher vorgestellt, haben aber höhere Leistungsindikatoren. Lithium-Ionen-Netzteile - ideal für Fahrzeuge mit Elektromotor. Aufgrund ihrer hohen Kosten sind sie bei Autobesitzern am wenigsten verbreitet.

Oft wird in Elektrofahrzeugen zusätzlich zu den Batterien, die den Motor antreiben, eine zusätzliche Stromquelle installiert, die die Funktion der Scheinwerfer, des Radios, der Scheibenwischer und anderer Zubehörteile Ihres Fahrzeugs gewährleistet.

Eigenschaften und Aufbau einer Batterie mit Lithium-Ionen-Füllstoff

Die Lithium-Ionen-Batterie-Stromversorgung ist heute in der Unterhaltungselektronik weit verbreitet und findet breite Anwendung in Elektrofahrzeugen und Stromversorgungssystemen (Mobiltelefone, Laptops, Digitalkameras usw.).

Lithium-Ionen-Batterien sind die beste Option für den Antrieb von Elektrofahrzeugen. Seine Bestandteile:

• Elektroden durch mit Elektrolyt imprägnierte Separatoren voneinander getrennt.
• Versiegeltes Gehäuse, in dem die Elektroden platziert sind.
• Kathoden und Anoden, die an Stromabnehmerklemmen angebracht sind.

Der Körper ist mit einem Sicherheitsventil ausgestattet, dessen Hauptfunktion darin besteht, den Innendruck bei Unfällen und Verstößen gegen die Bedingungen für die Verwendung des Motors abzubauen. Lithium-Ionen-Batterien unterscheiden sich je nach Art des Materials auf der Kathode. Der Ladungstransporter in diesem Netzteil ist ein Lithium-Ion mit positiver Ladung, das sich in die Kristallstruktur von Materialien wie Graphit und verschiedenen Salzen einkeilen kann und eine chemische Bindung eingeht.

Heute werden bei der umfangreichen Produktion des beschriebenen Batterietyps die folgenden drei Arten von Rohstoffen kathodischer Natur verwendet:

• Feste Lösungen von Lithiumkobalt- und Lithiumnickelatderivaten.
• Spinell aus Lithium und Mangan.
• Lithiumferrophosphat.

Lithium-Ionen-Akkus haben gegenüber ihren Pendants deutliche Vorteile. Dies sind niedrige Werte

TeslaModel S: Innenansicht

Tesla Motors stellt beliebte „umweltfreundliche“ Elektrofahrzeuge her, die spezifische Eigenschaften haben, die Autos jeden Tag beliebter machen. Einer der Bestandteile des Erfolgs der Produkte des Unternehmens sind Lithium-Ionen-Batterien, die in Elektroautos eingesetzt werden.

Wie ist die Tesla-Stromversorgung aufgebaut?

Zunächst ist anzumerken, dass die gesamte Baugruppe der Batterie durch eine erhöhte Dichte und Genauigkeit der Kombination von Komponenten gekennzeichnet ist. Die Batterie besteht aus 16 Komponenten - Blöcke mit Parallelschaltung, geschützt durch Metallplatten und Kunststoffschutz der Batterie vor Wasser. Jedes Batteriepaket besteht aus 74 Komponenten, die in sechs Gruppen unterteilt sind, ähnlich wie bei den üblichen Fingerbatterien. Das Schema ihrer Platzierung und das Funktionsprinzip werden streng vertraulich behandelt!

Die Elektrode mit positiver Ladung ist Graphit, und mit negativer Ladung Nickel, Kobalt und Aluminiumoxid.

Die leistungsstärkste dieser Batterien besteht aus 7104 ähnlichen Batterien. Es hat ein Gewicht von 540 kg, eine Länge von 2 m 10 cm, eine Breite von 1 m 50 cm und eine Dicke von 15 cm. Die von einem der 16 Blöcke erzeugte Energie entspricht der von hundert Laptop-Akkus.

Bei der Produktion von Tesla-Batterien verwenden sie Teile, die in Mexiko, der Volksrepublik China und Indien hergestellt wurden. Die letzte Arbeit wird in den USA hergestellt. Die vom Unternehmen gewährte Garantie ist beachtlich: bis zu 8 Jahre.

Der Artikel beschreibt die Zusammensetzung der gängigsten Stromversorgungen für Elektrofahrzeugmotoren. Wir hoffen, dass die Informationen für Sie nützlich sind!

Erstens ist es die Kapazität, ausgedrückt in Amperestunden. Sie charakterisiert die Fähigkeit der Batterie, für eine bestimmte Zeit einen bestimmten Strom zu liefern. Beispielsweise bedeutet eine Kapazität von 40 Amperestunden, dass die Batterie 40 Stunden lang 1 Ampere (oder 20 Stunden lang 2 Ampere usw.) liefern kann.

Drittens - Reservekapazität. Dieser besonders in Amerika verehrte Parameter zeigt das Zeitintervall (in Minuten) an, in dem die Batterie in der Lage ist, einen Strom von 25 A zu liefern (dh wie lange sie einen ausgefallenen Generator ersetzen kann).

Was ist drin?

Eine Standard-Autobatterie besteht aus sechs 2-Volt-Zellen, die einen 12-Volt-Ausgang ergeben. Jedes Element besteht aus Bleigitterplatten, die mit einem Wirkstoff beschichtet und in einen Elektrolyten getaucht sind. Die negativen Platten sind mit feinporigem Blei beschichtet, während die positiven Platten mit Bleidioxid beschichtet sind. Wenn ein Verbraucher an die Batterie angeschlossen wird, geht der Wirkstoff mit dem schwefelsauren Elektrolyten eine chemische Reaktion ein und erzeugt einen elektrischen Strom. In diesem Fall fällt Bleisulfat auf den Platten aus und der Elektrolyt wird dementsprechend erschöpft. Beim Laden findet diese Reaktion in umgekehrter Richtung statt und die Fähigkeit der Batterie, Strom zu liefern, wird wieder hergestellt.

Eine Autobatterie hat drei Funktionen:

zuerst startet es den Motor;

Zweitens werden einige elektrische Geräte wie Alarme und Telefone mit Strom versorgt, wenn der Motor nicht läuft.

Drittens "hilft" es dem Generator, wenn er die Last nicht bewältigen kann.

Akku leer

Auto im Winter im "Stau" stehen lassen - ein echtes Problem für die Batterie. Der gleichzeitig arbeitende Lüfter, die Scheinwerfer, die Heckscheibenheizung und die Scheibenwischer können mehr Strom ziehen, als der Generator erzeugt. In 45 Minuten solcher Arbeiten kann die durchschnittliche Batterie so entladen sein, dass ein Neustart des abgestellten Motors nicht mehr möglich ist. Die Wiederherstellung erfordert mindestens 30 Minuten normaler Fahrt, bevor Sie wieder anhalten können.

Warum scheitern sie? Im Allgemeinen gibt es nichts Besonderes, um die Batterie selbst zu beschädigen. In jedem Fall hängt die Ursache der meisten Fehlfunktionen nicht mit den eigenen Mängeln zusammen, sondern mit dem Vorhandensein zusätzlicher Ausrüstung, z. B. Abmessungen, Alarme und eingeschaltete Telefone, Kriechstrom, was bei einem Neuwagen nicht ungewöhnlich ist. Diese Geräte bereiten besonders gerne "Überraschungen" beim langen Parken, beispielsweise auf Flughäfen.

Autohersteller verwenden aus Kostengründen möglichst schwächste Batterien, sodass jede zusätzliche elektrische Last zu einer Fehlfunktion führen kann.

Die Batterie selbst nutzt sich während des Dienstes natürlich ab und fällt am Ende aus. Dies ist auf Korrosion der Platten, Erschöpfung ihrer aktiven Beschichtung und Erschöpfung des Elektrolyten zurückzuführen. Dazu trägt auch die erhöhte Temperatur bei, sodass die Schäden meist im Sommer auftreten und mit dem ersten Frost das „Spaßleben“ beginnt. Typischerweise beträgt die Batterielebensdauer etwa vier Jahre, hängt aber stark von der Art der Nutzung ab.

Wenn Ihr Akku jedoch plötzlich zu reagieren beginnt, schreiben Sie ihn nicht ab, um ihn wegzuwerfen. Unsere Erfahrung zeigt, dass eine Vielzahl von Autobatterien, die als defekt galten, einfach entladen wurden. Versuchen Sie, eine leere Batterie so schnell wie möglich aufzuladen. Je länger die Batterie ungeladen bleibt, desto stärker ist die Sulfatierung der Platten und desto problematischer wird es, sie wiederherzustellen.

Batterie erfordert Pflege

Viele Autobesitzer sind regelrecht überrascht, wenn sie erfahren, dass auch die Batterie „gepflegt“ werden muss. Das ist bedauerlich, denn ein wenig Sorgfalt und Aufmerksamkeit kann viel Zeit und Geld sparen.

Die Pflege der Batterie ist denkbar einfach und beschränkt sich praktisch auf regelmäßige Kontrollen des Elektrolytstands. Ein niedriger Pegel kann auf eine Überladung hindeuten, die normalerweise durch eine fehlerhafte Lichtmaschine verursacht wird. Fehlt der Elektrolyt nur in einer der Zellen, ist der Ausfall der gesamten Batterie nicht mehr weit. Bei warmem Wetter wird er noch irgendwie arbeiten, aber die erste Erkältung macht ihm den Garaus.

Vor einigen Jahren waren „wartungsfreie Batterien“ stark im Einsatz, was baulich auf einen tauben Verschluss der oberen Abdeckung reduziert wurde. Mit der Zeit verging diese Mode, denn wenn aus irgendeinem Grund der Elektrolyt verloren ging, war es nicht mehr möglich, ihn hinzuzufügen.

Denken Sie beim Aufladen des Akkus an eine Funktion. Während des Ladevorgangs steigt der Elektrolytstand leicht an, daher sollte das Nachfüllen diesen Effekt berücksichtigen. Und wir alle wissen genau, was Säure anrichten kann, die auf das Batteriegehäuse oder Körperteile gelangt.

Sicherheitsfragen

Denken Sie daran, dass eine reale Gefahr der Entzündung von Sauerstoff und Wasserstoff besteht, die während des Ladevorgangs (und auch nach Abschluss des Ladevorgangs) freigesetzt werden. Obwohl die meisten großen Hersteller Batteriekappen mit Flammensperren ausstatten, die das Eindringen von Flammen in die Batterie verhindern sollen, besteht diese Möglichkeit immer noch - wie sie sagen, Gott rettet den Safe. Denken Sie auch daran, dass ein Funke nicht nur entsteht, wenn die Klemme getrennt wird. Statische Elektrizität von synthetischer Kleidung kann ausreichen, um eine Explosion zu verursachen.

Eine Explosion einer Batterie kann in Bezug auf die Leistung mit einem Schuss aus einer 12-mm-Kanone verglichen werden. Das Ergebnis ist ein unheimlicher Anblick, und es passiert öfter, als Sie sich vorstellen können. Zum Beispiel gibt es im vorsichtigen Amerika mehr als zehntausend solcher Fälle pro Jahr.

Obwohl die Explosion wahrscheinlich nicht tödlich ist, kann sie Sie ernsthaft verletzen, insbesondere Ihr Gesicht, da die Plastikfragmente in alle Richtungen fliegen. Daher sollten Sie immer eine Schutzbrille tragen.

Das nächste, worauf Sie achten sollten, sind Vibrationen. Nach hohen Temperaturen und elektrischer Überlastung ist dies die Hauptursache für Batterieverschleiß. Der Mechanismus dieses Effekts ist einfach: Jedes "Geschwätz" schüttelt den Wirkstoff allmählich von den Platten ab. Stellen Sie daher sicher, dass der Akku fest sitzt.

Und schließlich überprüfen Sie die Terminals. Sie müssen sauber und fest angezogen sein, um Funkenbildung zu vermeiden. Einige schmieren die Klemmen, andere finden, dass es nur die Ansammlung von Schmutz fördert, also liegt die Wahl bei Ihnen.

Aufladen!!!....

Die Batterie, hoffnungslos "tot" an einem frostigen Montagmorgen, ist die häufige Ursache für den Zusammenbruch so vieler brillanter Servicekarrieren.

Was also tun?

Sie können versuchen, das Auto auf verschiedene Arten zu starten: "Zünden Sie es an" von der Batterie eines anderen Autos (was angesichts des aktuellen Stands der Elektronik "aufziehen" problematisch sein kann); das Auto schieben oder im Schlepptau ziehen (aber nicht mit Katalysator); geh und kauf dir eine neue batterie.

Letztere Methode ist besonders schlecht, da in den allermeisten Fällen eine „leere“ Batterie wiederhergestellt werden kann.

Bei richtiger Aufladung wird es in den meisten Fällen in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt und lebt und kämpft weiter.

Nehmen Sie sich Zeit!

Vorbei sind die Zeiten, in denen ein Akku einfach eingesteckt und über Nacht stehen gelassen wurde. Das Aufladen des Akkus muss mit einer bestimmten "Geschwindigkeit" erfolgen, andernfalls erwarten Sie verschiedene Probleme.

Idealerweise sollte der Ladestrom für eine typische Blei-Säure-Batterie 10 % ihrer Amperestunden-Nennleistung betragen. Beispielsweise sollte eine vollständig entladene Batterie mit 50 Amperestunden zehn Stunden lang mit 5 Ampere aufgeladen werden. Der Ladevorgang muss bei entfernten Abdeckungen erfolgen.

Und ich will schneller werden, aber ich kann nicht. Dies kann zur Überhitzung bis hin zum Sieden des Elektrolyten führen. Die Platten können sich auch verziehen, dann ist der Akku vorbei. Ist Ihr Akku versiegelt, „wartungsfrei“, dann müssen Sie ihn noch langsamer laden – nicht mehr als 2,5 % der Amperestunden-Kennlinie.

Im selben Beispiel benötigt also eine vollständig entladene versiegelte Batterie mit 50 Amperestunden einen Ladestrom von 1,25 Ampere für 40 Stunden. Bei teilentladenen Batterien ist diese Zeit natürlich kürzer.

Die meisten Ladegeräte sind mit einem Ladestromregler ausgestattet. Besonders komfortabel ist es, wenn es einen Modus „Abnehmende Ladung“ gibt. In diesem Fall wird der Ladestrom beim Laden des Akkus automatisch reduziert, um ein mögliches Überladen zu verhindern.

Die allgemeine Regel hier ist, je langsamer Sie aufladen, desto besser.

Lassen Sie den Akku jedoch nicht zu lange geladen. Hinsichtlich der Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem das Verfahren abgeschlossen sein soll, gehen die Meinungen auseinander. Manche berechnen die Ladezeit und schalten das Gerät nach Ablauf ab, andere warten, bis alle Elemente zu blubbern beginnen und schalten erst dann ab.

Einige stärkere sind mit einer Schnellladefunktion ausgestattet. Es sollte nur in Notsituationen verwendet werden, in denen es so schnell wie möglich gestartet werden muss. In diesem Modus wird für eine gewisse Zeit ein erhöhter Ladestrom zugeführt, danach schaltet sich das Gerät ab. Es verkürzt immer noch die Batterielebensdauer.

Wissen ist Macht, besonders wenn es um die Batterie und das elektrische System Ihres Autos geht. Wenn der Motor das Herz unseres Autos ist, dann ist er sein zentrales Nervensystem (und vielleicht sogar die Seele) - er speichert und produziert Strom und steuert auch die Stromstärke des Stromnetzes. Das Letzte, was Sie wollen, ist, mit einer leeren Batterie auf einer verlassenen Strecke zurückgelassen zu werden. Je mehr Sie über die Batterie und das elektrische System als Ganzes wissen, desto unwahrscheinlicher ist es, dass Sie in diese Situation geraten.

Wie funktioniert eine Autobatterie?

Die Autobatterie versorgt das gesamte elektrische System des Autos mit der nötigen Menge an Strom, um alle elektrischen Komponenten in Ihrem Auto zu versorgen. Und wir sprechen von einer ziemlich großen Verantwortung. Ohne Batterie fährt ein Auto, wie Sie wahrscheinlich bereits verstanden haben, nirgendwo hin. Werfen wir einen Blick darauf, wie diese leistungsstarke kleine Box funktioniert!

Die chemische Reaktion ist das Hauptprinzip der Batterie: Sie wandelt einfach chemische Energie in elektrische Energie um, die benötigt wird, um Ihr Auto anzutreiben, den Anlasser und viele andere elektrische Komponenten des Autos mit Spannung zu versorgen, und elektrische Energie zurück in chemische Energie. Eine weitere wichtige Funktion der Batterie ist, dass sie für eine konstante Stromstärke sorgt – außerdem stabilisiert sie die Spannung, um den Motor am Laufen zu halten.

Das Prinzip der Batterie lässt sich auf einfache Weise wie folgt beschreiben: Die darin enthaltenen chemischen Prozesse führen zum Auftreten eines elektrischen Stroms, der das Auto speist - ein solcher Strom ist besonders nützlich und wird zum größten Teil beim Drehen verbraucht der Motor mit einem Anlasser, ihn startend; Wenn das Auto gestartet wird, dreht der Motor den Generator - und hier sehen wir den Prozess der Umwandlung mechanischer Energie (Torsion des Generators) in elektrische Energie - der Generator wiederum überträgt den von ihm erzeugten Strom auf die Batterie und dreht die Elektrizität in chemische Energie - akkumuliert sie, speichert sie, um sie später wieder dem Anlasser oder anderen elektrischen Systemen des Autos "zuzuführen", wenn der Generator nicht funktioniert oder wenn der vom Generator erzeugte Strom nicht ausreicht, um alles zu liefern die Systeme des Autos.

Eine Autobatterie hat zwei Pole: Einer ist positiv und der andere ist negativ, und das wissen Sie wahrscheinlich bereits, wenn Sie jemals mindestens einmal die Batteriepole gesehen oder abgeklemmt / befestigt haben. Diese Pole sind mit dem Auto verbunden und sind für die Stromversorgung einer Reihe sehr wichtiger Mechanismen im Auto verantwortlich, darunter:

• Motorstart
• Audiosystem-Wiedergabe
• Alle Beleuchtungsmechanismen (Scheinwerfer, Rücklichter, verschiedene Beleuchtungsarten usw.)
• Scheibenwischer
• Viel viel mehr.

In den allermeisten Fällen besteht die Batterie aus sechs Zellen. In jeder Zelle sind zwei Elektroden platziert, die aus acht überlappenden Metallplatten bestehen. Diese acht überlappenden Metallplatten bilden eine sogenannte „Zelle“. Somit enthält jede Zelle insgesamt 2 Elektroden und 16 Platten. Durch diese Platten wird das Auto mit Strom betrieben. Aber wie funktioniert es?

Eigentlich ist alles ganz einfach - fassen wir das Obige zusammen:

• Die Batterie besteht aus sechs Zellen
• Jede Zelle besteht aus zwei Plattensätzen
• Jedes Plattenset enthält acht überlappende Metallplatten

Jetzt etwas Chemie...

Der erste Plattensatz in der Zelle ist positiv und der zweite negativ. Das positive Gitter ist mit Bleioxid beschichtet und bringt Elektronen in die Zelle. Der negative Satz wird direkt mit Blei beschichtet und gibt im Gegenteil Elektronen ab. Metallplatten - denken Sie daran, acht davon in jedem Gitter, 16 in jeder Zelle - befinden sich in einer Mischung aus Wasser und Schwefelsäure (eigentlich beträgt diese Konzentration nur etwa 35 Prozent Schwefelsäure, aber das ist mehr als genug, um beispielsweise Kleidung verbrennen und die Haut stark verbrennen. Diese Mischung wirkt als Elektrolyt - eine Substanz, die Elektrizität gut leitet.

Wenn die Batterie geladen wird (von einem Generator oder auf andere Weise), findet eine chemische Reaktion statt, bei der Blei bei positiver Ladung oxidiert wird, wodurch der Elektrolyt mit Schwefelsäure gesättigt wird und das spezifische Gewicht des Elektrolyten zunimmt. Wenn die Batterie dagegen entladen ist und alle elektrischen Systeme des Autos speist (wir erinnern uns, dass der Hauptverbraucher der Anlasser ist), dann aufgrund der Bleireduzierung auf der anderen Seite - negativer Plattensatz, als Folge von wodurch mehr Wasser gebildet wird und folglich das spezifische Gewicht des Elektrolyten abnimmt. Gleichzeitig ist der chemische Prozess in jeder der Platten so vernachlässigbar, dass sehr wenig Energie freigesetzt wird, aber am Ausgang der Autobatterie, wenn all diese Reaktionen alle 6 Zellen durchlaufen, erhalten wir bereits die geheimen 12 Volt.

Mögliche Batterieprobleme

Der Akku wird mit der Zeit unbrauchbar – das ist sein natürlicher Verschleiß und darüber hinaus können verschiedene schädliche Prozesse in ihm und Einwirkungen auf ihn seine Lebensdauer erheblich verkürzen. Und die ersten Symptome, dass es Probleme mit der Batterie gibt, sind die Unfähigkeit, das Auto zu starten (insbesondere bei frostigem Wetter).

Also, was sind die Probleme mit der Batterie?

• Niedriger Batterieflüssigkeitsstand: Autobatterien haben normalerweise ein kleines durchscheinendes Band am Körper, damit Sie Ihren Batterieflüssigkeitsstand immer im Auge behalten können. Wenn der Flüssigkeitsstand unterhalb der Bleiplatten (Stromleiter) in der Batterie liegt, ist es an der Zeit, entweder aufzufüllen oder die Batterie auszutauschen.
• Batterieschwellung ist, wenn Ihr Batteriegehäuse aussieht, als hätte es zu viel gegessen und ist angeschwollen. Dies kann auf einen dringenden Batteriewechsel hindeuten. Übermäßige Hitze kann dafür verantwortlich gemacht werden, dass der Akku aufgebläht wird und folglich die Lebensdauer des Akkus verkürzt wird.
• Batterien riechen nach faulen Eiern: Möglicherweise bemerken Sie einen stechenden Geruch nach faulen Eiern (eigentlich Schwefelgeruch) um Ihre Batterie herum. Grund: Batterie ausgelaufen. Diese Leckage verursacht neben dem Geruch auch Korrosion um die Anschlüsse herum.

Für ein Auto kann die Batterie das zweite Herz genannt werden. Ihre Bedeutung für den Normalbetrieb ist ebenso groß wie der Motor selbst. In der modernen Automobilwelt wurde versucht, die Batterie durch pneumatische Motorstarter und Kondensatorspeicher zu ersetzen, aber ohne Erfolg.

Bisher sind nur drei Arten von elektrischen Batterien weit verbreitet:

• Bleisäure;
• Lithium-Ionen;
• lamellenloses Eisen-Nickel.

Das erste wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts erfunden und in mehr als einem Jahrhundert Geschichte hat sich das Batteriegerät nicht wesentlich verändert, mit Ausnahme einer Reihe von Verbesserungen und Ergänzungen, die es ermöglicht haben, seinen Betrieb zu optimieren. Der zweite Typ ist vor relativ kurzer Zeit aufgetaucht - vor 15 bis 20 Jahren, das Tempo der Entwicklung seines Designs und Geräts, die Eroberung des Marktes kann als revolutionär bezeichnet werden. Die dritte Batterieoption stellte sich als zu teuer in der Herstellung heraus und wurde nach und nach von den ersten beiden abgelöst.

Klassische Autobatterie

Die Säurebatterie verdankt ihre Langlebigkeit der vollständigen und bedingungslosen Dominanz des Verbrennungsmotors. Das Design der Blei-Säure-Batterie erfüllt am besten die Anforderungen an eine sichere Stromquelle, die in der Lage ist, kurzzeitig den enormen Strom zu liefern, der zum Starten des Verbrennungsmotors eines Autos erforderlich ist. Die verbleibenden Gestaltungsmöglichkeiten elektrochemischer Elemente, auch mit höheren Kapazitätswerten, waren entweder einer so starken Belastung nicht gewachsen, oder ihre Herstellung war ungerechtfertigt, technologisch aufwändig und deutlich teurer als die Blei-Säure-Variante.

Klassisches Autobatteriegerät

Aus theoretischer Sicht ist eine einzelne Batteriebank ein System aus zwei Elektroden, von denen eine, die Kathode oder negative Elektrode, in Form einer dünnen Bleiplatte mit poröser Oberfläche ausgeführt ist, die zweite, die Anode genannt wird , ist eine positive Elektrode in Form eines dünnen Bleigitters mit einer gepressten aktiven porösen Oxidmasse.

IN Gerät werden die Elektroden in eine Schwefelsäurelösung getaucht - ein Elektrolyt mit einer Dichte, was das maximale Niveau der Energieakkumulation angibt. Anode und Kathode liegen mit minimalem Abstand nahe beieinander und sind durch einen dünnen Kunststoff-Separator getrennt.

Wie wird elektrische Ladung in einer Batterie gespeichert?

Die Autobatterie wird mit einem konstanten Strom einer genau definierten Spannung und Stromstärke geladen. Bei einer Standard-12-V-Batterie erfolgt die Ladung mit einer Spannung von 13,5-14,2 V bei einem Strom, der einem Zehntel der Kapazität entspricht.

Beim Laden wird unter Einwirkung von Gleichstrom auf die Bleianode eine Komplexverbindung aus unteroxidiertem Bleimetall und gebundenen Schwefelsäureionen aus dem Elektrolyten freigesetzt. An der Kathode - negative Elektrode, Bleiperoxid Pb 2 O 5 wird freigesetzt. Durch die Bindung eines Teils der Schwefelsäureionen nimmt die Dichte des Elektrolyten bei der Ladungsakkumulation ab. Die Spannung an der Zelle des Geräts wird nicht höher als 2,2 V eingestellt, um die Ansammlung der erforderlichen Ionen sicherzustellen und die nutzlose Zersetzung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu verhindern.

Wenn der externe Stromkreis zu den Kontakten geschlossen wird, zersetzen sich die angesammelten Salze und Verbindungen schnell unter Freisetzung einer großen Menge elektrischer Energie an den Elektroden. Die Dichte des Elektrolyten nimmt zu, wenn sich die Batterie entlädt.

Nachteile und Vorteile eines Autobatteriegerätes

Im Gerät einer Blei-Säure-Batterie weist ihre Natur eine Reihe von Mängeln auf, die das Gerät launisch und empfindlich gegenüber bestimmten Betriebsbedingungen machen:

• begrenzte Anzahl von Entlade-Ladezyklen;
• irreversible Prozesse der Sulfatierung von Platten, die ihre Kapazität und Lebensdauer erheblich verringern;
• geringe mechanische Festigkeit der Elektroden, Auftreten eines Kurzschlusses von Anode und Kathode durch zerbröckelnde Elektrodenmasse oder Zerstörung des Separators;
• Ausfall bei regelmäßiger Überladung oder längerer Lagerung des Gerätes im entladenen Zustand.

Die Sulfatierung verkürzt die Lebensdauer einer Autobatterie erheblich. Auf der Kathode abgelagerte komplexe Schwefelsäuresalze von Blei verwandeln sich unter dem Einfluss von freigesetztem freiem Sauerstoff und Wasserstoff in eine leicht lösliche Verbindung - Bleisulfat, das die Poren der Kathode zu Tode verstopft und sie funktionsunfähig macht.

Moderne Innovationen im Batteriegerät

Versuche, die Hauptmängel im Design der Autobatterie zu beseitigen, haben zur Entwicklung neuer Bleilegierungen geführt, die widerstandsfähiger gegen die aggressive Wirkung von Säure sind. Durch die Verwendung von Dotierungen aus Calcium, Zinn, Nickel konnten die Selbstentladung und der Wasserverlust auf das geringstmögliche Maß reduziert werden. Am Boden des Gerätekörpers wurden Fallen verwendet, um Partikel der aktiven Masse der Elektroden anzusammeln, wodurch das Risiko eines Kurzschlusses von Anode und Kathode im unteren Teil erheblich verringert wurde.

Das Gerät der Autobatterie hat sich geändert, es hat den Status unbeaufsichtigt erhalten. Das Gerät benötigt nun nach Intention des Herstellers keine Überwachung des Wasserstands in den Batteriebänken und der Elektrolytdichte, wie es bei älteren Modellen der Fall war. Im Batteriegerät erschienen Geräte in Form eines Schwimmer-Anzeigeauges, das je nach Ladezustand seine Farbe ändert.

Vielversprechende Lösungen

Unter den Innovationen, die vor relativ kurzer Zeit im Gerät aufgetaucht sind und die Leistung einer Blei-Säure-Autobatterie verbessern sollen, kann man feststellen:

• die Verwendung gelartiger Batterieelektrolyte auf Basis von Siliziumverbindungen. Null Wasserverlust und gute Leistung machen den Einsatz solcher Geräte auch im Autoinnenraum möglich;
• die Verwendung elektronischer Diagnosechips, mit denen Sie subtil und dosiert in den Betrieb jeder Bank des Geräts eingreifen können;
• die Verwendung von Graphit und Kohlenstoff als Grundlage für die positiven und negativen Elektroden, wodurch die Autobatterie leichter und kompakter wird.

Flammenlose Nickel-Eisen-Batterien mit alkalischem Elektrolyt

Die Idee von Starterbatterien auf Basis von alkalischem Elektrolyt und Elektroden aus gepresstem Nickel-Eisen-Pulver wurde entwickelt und umgesetzt. Ein bekanntes Modell der SZhN-50-Serie, das in der Sowjetunion in begrenzten Mengen für militärische Ausrüstung hergestellt wird. Das Batteriegerät hatte gute Eigenschaften:

• hohe Ressource, die Anzahl der Lade-Entlade-Zyklen erreichte 1000, was die Säure-Ressource überstieg;
• geringe Empfindlichkeit gegenüber Betriebsbedingungen;
• längeres Überladen oder Lagerung im entladenen Zustand wirkte sich nicht so nachteilig auf den Zustand des Gerätes aus.

Das Gerät verbrauchte eine große Menge an knappem Nickel, die Herstellung der Batterie war schwierig und unrentabel.

Interessant! Die Praxis des Betriebs sowjetischer Alkalibatterien für ein Auto hat die Möglichkeit gezeigt, solche Batterien 15 bis 20 Jahre lang mit einem geschätzten Zeitraum von 10 Jahren zu verwenden, sofern die Betriebsvorschriften sorgfältig eingehalten werden.

Moderne Lithium-Ionen-Autobatterien

Der massive Einsatz von Lithiumbatterien in einem Auto ist mit modernen Elektrofahrzeugen verbunden, wo ein solches Gerät aufgrund seiner hohen Kapazität und seines geringen Gewichts weit verbreitet ist. Es gibt Lithium-Ionen-Hilfsbatterien auf dem Markt, die dafür ausgelegt sind, die Hauptbatterie schnell aufzuladen. Es gibt eine Reihe von Geräten, die mit einem Ionistorblock ausgestattet sind, mit dem Sie Motoren mit einem Arbeitsvolumen von nicht mehr als 500 cm 3 starten können.

Die Kosten für eine Blei-Säure-Batterie mit einer Kapazität von bis zu 70 Ah werden etwas über hundert Dollar betragen, eine ähnliche Lithium-Ionen-Version wird zehnmal oder mehr teurer sein als ein Wettbewerber.

Wichtig! Der Lithium-Ionen-Akku ist äußerst empfindlich gegen Überladung und erfordert eine präzise Bedienung der elektronischen Steuereinheit. Wenn der Chip defekt ist, kann er Feuer fangen.

Video zum Akkugerät:

Gerät, Schema und Funktionsprinzip einer Autobatterie

Bei ihrer wirtschaftlichen Tätigkeit verwendet eine Person verschiedene Geräte, zu denen auch Batterien gehören. Das gilt für Haushaltsgeräte, Mobilgeräte, Uhren, Autos, Elektrowerkzeuge und vieles mehr. Egal in welchem ​​Bereich Batterien eingesetzt werden, das Funktionsprinzip ist bei ihnen gleich. Während des Ladevorgangs sammelt der Akku elektrische Energie und gibt sie dann an das Gerät weiter. Bis heute gibt es viele Arten von Batterien, von denen jede ihre eigenen Eigenschaften in Bezug auf das Gerät und den Betrieb hat. In diesem Artikel werden wir über das Gerät einer Autobatterie und ihr Design sprechen.

Die Batterie ist eines der wichtigsten Elemente eines Autos. Im Bordnetz des Fahrzeugs arbeitet es in Verbindung mit einem Generator als elektrische Stromquelle. Die Hauptfunktionen der Batterie sind wie folgt:

• Sicherstellung des Starts des Motors. Die Batterie versorgt den Anlasser beim Starten mit Strom;
• Stromversorgung der Verbraucher im Autonetz bei ausgeschaltetem Motor;
• Liefert Strom während der Fahrt, wenn der Generator überlastet ist.

Außerdem glättet er im Zusammenspiel mit dem Batteriegenerator die Welligkeiten des elektrischen Stroms im Bordnetz.

Batterien mit einer Spannung von 24 Volt können in LKWs und Sonderausrüstungen eingebaut werden. Bei Motorradausrüstung werden Modelle mit einem Nennwert von 6 Volt verwendet.

Folgende Anforderungen werden üblicherweise an eine Autobatterie gestellt:

• kleine Selbstentladung;
• hoher Anlaufstrom;
• kompakte Abmessungen;
• keine oder minimale Wartung.

Autobatteriegerät

Die überwiegende Mehrheit der Personenkraftwagen verwendet benetzte Bleibatterien (WET). Ihr Gerät und Design wird ständig verfeinert und verbessert. Außerdem werden neue Arten von Autobatterien entwickelt. Unten ist ein Diagramm einer Autobatterie.

Die Batterie besteht aus 6 in Reihe geschalteten Dosen (Batteriezellen). Alle sind in einem elektrisch nicht leitenden und schwefelsäurebeständigen Kunststoffgehäuse eingeschlossen. Jedes Glas hat einen Satz positiver und negativer Elektroden, die sich abwechseln. Die Elektrode ist ein stromdurchflossenes Gitter, auf dem eine Beschichtung (aktive Masse) aufgebracht ist.

Um ein Kurzschließen von Elektroden unterschiedlicher Polarität zu verhindern, werden sie in Polyethylen-Separatoren platziert. Die Elektroden bestehen aus Blei mit verschiedenen Dotierungen. Das Gerät moderner Batterien impliziert häufig das Vorhandensein von Elektroden aus einer Blei-Kalzium-Legierung. Dies reduziert die Selbstentladung und den Wasserverbrauch. Ein Beispiel kann sein.

Generell lassen sich folgende eigentliche Typen von NASS-Batterien unterscheiden:

• Antimonarm (wartungsarm). Positive und negative Elektroden bestehen aus einer Legierung von Blei mit Antimon (bis zu 6%);
• Kalzium (unbeaufsichtigt). Die Elektroden bestehen aus einer Blei-Kalzium-Legierung;
• Hybrid. Die negative Elektrode besteht aus mit Calcium legiertem Blei und die positive Elektrode aus Antimon.

Auch für die Herstellung von Elektrodenarrays (Gießen, Stanzen) und das Aufbringen der Aktivmasse gibt es unterschiedliche Verfahren. Einige Hersteller haben ihre eigenen proprietären Technologien. Grundsätzlich konzentrieren sich alle darauf, die Stromableitung zu verbessern und den Innenwiderstand der Batterie zu verringern. In einigen Fällen werden der Zusammensetzung der Elektroden Silber, Tantal und Zinn zugesetzt, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.

In der modernen Produktion werden bei der Herstellung positiver Elektroden mehrere Methoden angewendet:

• Powerframe. Dies ist die modernste Technologie. In diesem Fall wird das Elektrodengitter mit einem Stützrahmen und inneren Führungen hergestellt. Dadurch wird die Steifigkeit der Struktur erhöht;
• Strompass. Diese Technologie impliziert das Vorhandensein vertikaler Führungen zum "Ohr" der Elektrode;
• Schachplatte. In diesem Fall sind die Führungen versetzt angeordnet.

Auf die Elektrodengitter wird eine Beschichtung oder Aktivmasse aufgebracht, um die Wechselwirkungsfläche mit dem Elektrolyten zu vergrößern. Die positiven Platten verwenden Bleidioxid und die negativen Platten verwenden schwammiges Blei.

Die Batterievorrichtung beinhaltet das Eintauchen der Elektroden in den Elektrolyten. Es ist eine Lösung von Schwefelsäure in destilliertem Wasser. Die Haupteigenschaft eines Elektrolyten ist seine Dichte. Dieser Wert variiert je nach Ladegrad. Die Dichte ist bei einer voll geladenen Batterie maximal und bei einer entladenen minimal.

Konstruktionsmerkmale verschiedener Arten von Autobatterien

Neben WET-Batterien mit Flüssigelektrolyt gibt es noch weitere Arten von Blei-Säure-Batterien. Dies sind AGM- und GEL-Batterien. Ihre Vorrichtung sorgt für das Vorhandensein eines sauren Elektrolyten in gebundenem Zustand. Oft werden diese Batterien allgemein genannt, aber das ist nicht ganz richtig. Bei AGM-Batterien wird Glasfasermaterial mit Elektrolyt imprägniert, das an die Bleiplatten angrenzt. Im Bild unten sehen Sie das AGM-Batteriegerät.

Eine andere Art von Blei-Säure-Batterien heißt GEL. Dabei befindet sich der saure Elektrolyt in einem gelartigen Zustand. Dies wird durch Zugabe von Siliziumoxid zur Säure erreicht. Dieser Batterietyp wird in Personenkraftwagen praktisch nicht verwendet. GEL-Batterien sind in Motorrädern, Rollern, Wasserfahrzeugen und Wohnmobilen zu finden. Aber AGM-Batterien werden immer häufiger in Autos eingesetzt.

Die Popularität von AGM wächst aufgrund des Aufkommens von Autos mit Start-Stopp-Systemen und Bremsenergierückgewinnung. Die Anforderungen an Batterien steigen. Sie erfordern einen höheren Scrollstrom, Beständigkeit gegen Tiefentladungen und eine lange Lebensdauer. AGM-Batterien (steht für Absorbed Glass Material) erfüllen die Anforderungen moderner Fahrzeuge mit viel Elektronik an Bord.

Im Angebot finden Sie auch EFB- oder Enhanced Flooded Battery-Batterien. Laut Gerät sind diese Batterien den NASS-Batterien zuzuordnen. Doch in Wirklichkeit besetzen sie eine Zwischenstufe zwischen herkömmlichen WET- und AGM-Batterien. Sie sind mit einem flüssigen Säureelektrolyten gefüllt und die Elektroden sind mit Mikrofaser ummantelt. Dies bietet eine größere Energiespeicherung, eine erhöhte Stromabgabe und Widerstandsfähigkeit gegenüber häufigen Lade-Entlade-Zyklen. Die Hersteller empfehlen den Einsatz auch in Autos mit Start-Stopp-System. Bisher sind EFB und AGM aufgrund der hohen Kosten nicht massiv geworden. Daher verwenden die meisten Autos NASS-Batterien.

Es ist erwähnenswert, dass beim Laden der Batterie Gase freigesetzt werden. Daher haben Batteriegehäuse ein Gasabzugssystem. Sicherheitsventile werden verwendet, um die Batterie abgedichtet zu halten. Solche Ventile können in Stecker eingebaut werden. Ihre Vorrichtung ermöglicht es ihnen, sich zu öffnen, wenn der Druck über eine bestimmte Grenze steigt.

Wasserstoff und Sauerstoff, die beim Laden an den Elektroden freigesetzt werden, interagieren mit der Wasserabgabe. Und wenn die zulässige Ladung überschritten wird, werden sie in die Atmosphäre freigesetzt. Dieser Mechanismus wird VRLA oder Valve Regulated Lead Acid Battery genannt. Das Labyrinth-Belüftungsgerät im Batteriefach ist fortschrittlicher. Bei diesem Design werden die freigesetzten Gase kondensiert und das entstehende Wasser wird zurück zu den Batteriebänken geleitet.

Es gibt Batterien, deren Vorrichtung das Vorhandensein von Flammensperren vorsieht. Diese Vorrichtungen sorgen dafür, dass die Flamme vom Innenraum der Batterie abgeschnitten wird, wenn sich Gase entzünden. Flammensperren sind konstruktionsbedingt Membranen.
Die Batterie ist über Kabel mit dem Auto verbunden. Positiv und negativ. Sie werden in verschiedenen Stärken hergestellt und sind entsprechend gekennzeichnet, um einen Fehler beim Verbinden zu vermeiden.

Je nach Position der Pole kann die Polarität der Batterie direkt oder umgekehrt sein. Lesen Sie mehr darüber, wie Sie bestimmen können.

Das Gerät der wartungsfreien Batterien sieht das Vorhandensein einer Ladeanzeige vor. Es wird auch Aräometer oder einfach "Auge" genannt. Lesen Sie mehr über den Artikel unter dem Link.

Die Batterie wird im Motorraum auf zwei Arten montiert:

• Halterung für den Überstand des Batteriekastens. Diese Halterung wird für Batterien europäischer Größe verwendet;
• Verwendung eines Rahmens. Gilt für Akkus asiatischer Größe.