Działanie pojazdu elektrycznego opiera się na prądzie elektrycznym. Zewnętrznie takie samochody są trudne do odróżnienia od samochodów z silnikiem benzynowym. Jedyną zauważalną różnicą w hałasie podczas jazdy jest to, że pojazd porusza się niemal bezgłośnie. Ze względu na rodzaj organizacji pracy te typy maszyn różnią się znacznie.

Samochód elektryczny wyposażony jest w silnik elektryczny, który pobiera energię z akumulatorów.

Główne typy akumulatorów

Działanie silnika elektrycznego opiera się na zasadzie indukcji o charakterze elektromagnetycznym. Ten typ silnika zamienia energię o charakterze elektrycznym na energię mechaniczną. Ten silnik ma wysoki współczynnik sprawności (sprawność). Może sięgać nawet 95%.

Głównym źródłem energii dla silnika elektrycznego są akumulatory o charakterze akumulacyjnym. Te zasilacze są dość drogie, co jest głównym powodem braku rozpowszechnienia pojazdów elektrycznych.

Najpopularniejszym i najbardziej przystępnym rodzajem baterii jest zasilacze kwasowo-ołowiowe ... Ponadto baterie te prawie w całości nadają się do recyklingu, co zmniejsza ich negatywny wpływ na środowisko. Kolejny typ baterii to hybryda niklowo-metalowa ... Są droższe niż poprzednio prezentowane, ale mają wyższe wskaźniki wydajności. Zasilacze litowo-jonowe - idealny do pojazdów z silnikami elektrycznymi. Najrzadziej są wśród właścicieli samochodów ze względu na ich wysoki koszt.

Często w pojazdach elektrycznych, oprócz akumulatorów zasilających silnik, montowane jest dodatkowe źródło zasilania, które zapewnia działanie reflektorów, magnetofonu, wycieraczek i innych akcesoriów Twojego pojazdu.

Cechy i budowa baterii litowo-jonowej

Zasilanie litowo-jonowe jest dziś bardzo powszechne w elektronice użytkowej i jest szeroko stosowane w samochodach z silnikami elektrycznymi i układami zasilania (telefony komórkowe, laptopy, aparaty cyfrowe itp.).

Akumulator litowo-jonowy to najlepsza opcja do zasilania pojazdów elektrycznych. Jego składniki:

• Elektrody oddzielone separatorami impregnowanymi elektrolitem.
• Hermetycznie zamknięta obudowa zawierająca elektrody.
• Katody i anody dołączone do odbieraków prądu-zacisków.

Nadwozie wyposażone jest w zawór bezpieczeństwa, którego główną funkcją jest rozładowanie ciśnienia wewnętrznego w razie wypadku i naruszenia warunków użytkowania silnika. Baterie litowo-jonowe różnią się w zależności od rodzaju materiału katody. „Transporterem” ładunku w tym źródle energii jest dodatnio naładowany jon litu, który może zaklinować się w strukturze krystalicznej materiałów takich jak grafit i różne sole, tworząc wiązanie o charakterze chemicznym.

Dziś, przy masowej produkcji opisanego typu baterii, stosuje się następujące trzy rodzaje surowców o charakterze katodowym:

• Roztwory stałe kobaltowo-litowe i litowo-niklowe.
• Spinel wykonany z litu i manganu.
• Żelazofosforan litu.

Akumulatory litowo-jonowe mają znaczną przewagę nad swoimi odpowiednikami. To są niskie stawki

TeslaModel S: widok od wewnątrz

Tesla Motors tworzy popularne „zielone” pojazdy elektryczne, które mają specyficzne właściwości, dzięki którym samochody z każdym dniem stają się coraz bardziej popularne. Jednym z elementów sukcesu produktów firmy są akumulatory litowo-jonowe umieszczone w aucie elektrycznym.

Jaka jest struktura źródła zasilania Tesli?

Na wstępie należy zauważyć, że cały zespół baterii charakteryzuje się zwiększoną gęstością i dokładnością łączenia komponentów. Bateria składa się z 16 elementów - bloków połączonych równolegle, ogrodzonych metalowymi płytami i plastikową ochroną baterii przed wodą. Każdy blok baterii składa się z 74 elementów podzielonych na sześć grup, podobnie jak zwykłe baterie palcowe. Ich układ i zasada działania są utrzymywane w ścisłej tajemnicy!

Elektroda dodatnia to grafit, a elektroda ujemna to nikiel, kobalt i tlenek glinu.

Najmocniejszy z takich akumulatorów składa się z 7104 podobnych akumulatorów. Ma wagę 540 kg, długość 2m 10cm, szerokość 1m 50cm i grubość 15cm. Energia wytwarzana przez jedną z 16 jednostek jest równa energii wytwarzanej przez sto baterii laptopa.

Baterie Tesli wykorzystują części stworzone w Meksyku, Chińskiej Republice Ludowej i Indiach. Ostatnia praca wykonywana jest w USA. Gwarancja udzielana przez firmę jest znacząca: do 8 lat.

W artykule opisano skład najczęściej występujących źródeł zasilania silników pojazdów elektrycznych. Mamy nadzieję, że te informacje będą dla Ciebie przydatne!

Pierwsza to pojemność wyrażona w amperogodzinach. Charakteryzuje zdolność baterii do dostarczania określonego prądu przez określony czas. Na przykład pojemność 40 amperogodzin oznacza, że ​​bateria może dostarczać 1 amper przez 40 godzin (lub 2 ampery przez 20 godzin itd.)

Po trzecie, istnieje rezerwa mocy. Ten parametr, szczególnie czczony w Ameryce, pokazuje przedział czasu (w minutach), w którym akumulator jest w stanie dostarczyć prąd o wartości 25 A (czyli jak długo będzie w stanie wymienić uszkodzony generator).

Co jest w środku?

Standardowy akumulator samochodowy składa się z sześciu 2-woltowych ogniw, które dają 12 woltów mocy wyjściowej. Każde ogniwo składa się z płytek z siatki ołowianej pokrytych substancją czynną i zanurzonych w elektrolicie. Płyty ujemne pokryte są drobno porowatym ołowiem, a dodatnie dwutlenkiem ołowiu. Gdy ładunek jest podłączony do akumulatora, substancja czynna wchodzi w reakcję chemiczną z elektrolitem kwasu siarkowego, wytwarzając prąd elektryczny. W tym przypadku na płytach osadza się siarczan ołowiu i odpowiednio elektrolit ulega wyczerpaniu. Po naładowaniu reakcja ta przebiega w odwrotnym kierunku i przywracana jest zdolność akumulatora do dostarczania prądu.

Akumulator samochodowy spełnia trzy funkcje:

najpierw uruchamia silnik;

po drugie, zasila niektóre urządzenia elektryczne, takie jak alarmy i telefony, gdy silnik nie pracuje.

po trzecie, „pomaga” generatorowi, gdy nie radzi sobie z obciążeniem.

Tryb bezczynności baterii

Stanie w korkach zimą to prawdziwy problem dla akumulatora. Wentylator, reflektory, odmgławiacz tylnej szyby i wycieraczki przedniej szyby działające jednocześnie mogą pobierać więcej prądu niż wytwarza alternator. Podczas 45 minut takiej pracy przeciętny akumulator może się rozładować do tego stopnia, że ​​nie będzie już możliwe ponowne uruchomienie wyłączonego silnika. Regeneracja potrwa co najmniej 30 minut normalnej jazdy przed ponownym zatrzymaniem.

Dlaczego zawodzą? Właściwie nie ma nic specjalnie do włamania w samej baterii. W każdym razie przyczyna większości usterek nie jest związana z własnymi wadami, ale z obecnością dodatkowego wyposażenia, na przykład pozostawionymi wymiarami, alarmem i telefonem, prądem upływu, co nie jest rzadkością nie nowy samochód. Urządzenia te szczególnie lubią prezentować „niespodzianki” podczas długotrwałego parkowania np. na lotniskach.

Producenci samochodów używają jak najsłabszego akumulatora, aby zaoszczędzić pieniądze, więc każde dodatkowe obciążenie elektryczne może prowadzić do awarii.

Sam akumulator oczywiście zużywa się podczas serwisowania i ostatecznie się psuje. Wynika to z korozji płyt, wyczerpywania się ich aktywnej powłoki i wyczerpywania się elektrolitu. Ułatwia to podwyższona temperatura, dzięki czemu najczęściej do uszkodzeń dochodzi latem, a wraz z pierwszymi przymrozkami zaczyna się „zabawne życie”. Typowa żywotność baterii wynosi około czterech lat, ale w dużej mierze zależy od trybu użytkowania.

Jeśli jednak bateria nagle zacznie się psuć, nie odpisuj jej. Z naszego doświadczenia wynika, że ​​ogromna liczba akumulatorów samochodowych, które uznano za wadliwe, po prostu się rozładowała. Spróbuj jak najszybciej naładować rozładowaną baterię. Im dłużej akumulator pozostaje nienaładowany, tym silniejsze jest zasiarczenie płytek i tym bardziej problematyczne będzie jego odzyskanie.

Bateria wymaga opieki

Wielu właścicieli samochodów jest naprawdę zaskoczonych, gdy dowiadują się, że akumulator również wymaga „konserwacji”. Jest to niefortunne, ponieważ odrobina uwagi i uwagi może zaoszczędzić dużo czasu i pieniędzy.

Dbanie o akumulator jest niezwykle proste i praktycznie sprowadza się do regularnego sprawdzania poziomu elektrolitu. Niski poziom może wskazywać na przeładowanie, które jest zwykle spowodowane wadliwym działaniem generatora. Jeśli elektrolitu brakuje tylko w jednym z ogniw, to awaria całego akumulatora nie jest odległa. W ciepłe dni nadal jakoś będzie pracował, ale pierwsze przeziębienie go wykończy.

Kilka lat temu duże zapotrzebowanie na „bezobsługowe” akumulatory sprowadzało się konstrukcyjnie do szczelnego uszczelnienia górnej pokrywy. Z biegiem czasu ta moda minęła, ponieważ jeśli z jakiegoś powodu nastąpił ubytek elektrolitu, nie było już możliwości jego uzupełnienia.

Podczas doładowywania baterii pamiętaj o jednej rzeczy. Podczas ładowania poziom elektrolitu nieznacznie podnosi się, dlatego należy pamiętać o tym efekcie. I wszyscy doskonale wiemy, co kwas może zrobić, gdy dostanie się na obudowę baterii lub na części ciała.

Pytania bezpieczeństwa

Pamiętaj, że podczas ładowania (a także po naładowaniu) powstaje realne niebezpieczeństwo tlenu i wodoru. Chociaż większość głównych producentów wyposaża nasadki baterii w ograniczniki płomieni zapobiegające przedostawaniu się ich do akumulatora, taka możliwość nadal istnieje – jak to się mówi, Bóg oszczędza. Pamiętaj też, że iskra pojawia się nie tylko wtedy, gdy terminal jest odłączony. Elektryczność statyczna z odzieży syntetycznej może wystarczyć do wywołania eksplozji.

Wybuch baterii można porównać pod względem mocy do strzału z działa 12 mm. Rezultatem jest niesamowity widok, który zdarza się częściej, niż możesz sobie wyobrazić. Na przykład w ostrożnej Ameryce jest ponad dziesięć tysięcy takich przypadków rocznie.

Chociaż eksplozja prawdopodobnie nie będzie śmiertelna, może poważnie zranić cię, zwłaszcza twarz, ponieważ fragmenty plastiku lecą we wszystkich kierunkach. Dlatego zawsze powinieneś nosić okulary ochronne.

Kolejnym punktem, na który należy zwrócić uwagę, jest wibracja. Po wysokiej temperaturze i przeciążeniu elektrycznym jest to główna przyczyna zużycia baterii. Mechanizm tego efektu jest prosty: wszelkie „nierówności” stopniowo strząsają substancję czynną z płytek. Dlatego upewnij się, że bateria jest dobrze zamocowana.

Na koniec sprawdź terminale. Muszą być czyste i dobrze dokręcone, aby uniknąć iskrzenia. Niektórzy smarują styki smarem, inni uważają, że przyczynia się to tylko do gromadzenia się brudu, więc wybór należy do Ciebie.

Opłata !!! ....

Akumulator, który był beznadziejnie wyczerpany pewnego mroźnego poniedziałkowego poranka, jest częstą przyczyną upadku tak wielu błyskotliwych karier serwisowych.

Więc co robisz?

Możesz spróbować odpalić samochód na kilka sposobów: „zapalić papierosa” z akumulatora innego auta (co może być problematyczne przy obecnym poziomie „zakręconej” elektroniki); pchać samochód lub go holować (ale nie za pomocą katalizatora); idź kupić nową baterię.

Ta ostatnia metoda jest szczególnie zła, ponieważ w przeważającej większości przypadków można przywrócić „wyczerpaną” baterię.

Przy prawidłowym naładowaniu w większości przypadków powraca do pierwotnego stanu i nadal żyje i walczy dalej.

Nie spiesz się!

Dawno minęły czasy, kiedy bateria była po prostu podłączona i pozostawiona na noc. Akumulator musi być ładowany z określoną „prędkością”, w przeciwnym razie napotkasz różne problemy.

W idealnym przypadku prąd ładowania konwencjonalnego akumulatora kwasowo-ołowiowego powinien wynosić 10% jego wartości znamionowej w amperogodzinach. Na przykład całkowicie rozładowany akumulator 50 amperogodzin powinien być ładowany prądem 5 amperów przez dziesięć godzin. Ładowanie powinno odbywać się przy zdjętych osłonach.

I chcesz szybciej, ale nie możesz. Może to prowadzić do przegrzania lub nawet wrzenia elektrolitu. Płyty mogą się również wypaczać, wtedy bateria jest skończona. Jeśli akumulator jest szczelny, „bezobsługowy”, musi być ładowany jeszcze wolniej – nie więcej niż 2,5% charakterystyki amperogodzinnej.

Tak więc w tym samym przykładzie całkowicie rozładowany, szczelny akumulator 50 amperogodzin wymaga prądu ładowania 1,25 ampera przez 40 godzin. W przypadku częściowo rozładowanych akumulatorów czas ten będzie oczywiście krótszy.

Większość ładowarek jest wyposażona w regulator prądu ładowania. Jest to szczególnie wygodne, jeśli istnieje tryb „zmniejszania ładunku”. W takim przypadku, gdy akumulator jest ładowany, prąd ładowania jest automatycznie zmniejszany, aby zapobiec ewentualnemu przeładowaniu.

Ogólna zasada jest taka, że ​​im wolniej ładujesz, tym lepiej.

Nie należy jednak ładować baterii zbyt długo. Zdania różnią się w kwestii określenia, kiedy zakończyć proces. Jedni obliczają czas potrzebny na ładowanie, a potem wyłączają urządzenie, inni czekają, aż wszystkie elementy zaczną bulgotać i dopiero wtedy się wyłączają.

Niektóre mocniejsze są wyposażone w funkcję szybkiego ładowania. Należy go używać tylko w ekstremalnych okolicznościach, kiedy trzeba go jak najszybciej uruchomić. W tym trybie przez pewien czas dostarczany jest zwiększony prąd ładowania, po czym urządzenie samo się wyłącza. To i tak skróci żywotność baterii.

Wiedza to potęga, zwłaszcza jeśli chodzi o akumulator samochodu i jego układ elektryczny. Tak naprawdę, jeśli silnik jest sercem naszego samochodu, to jest jego centralnym układem nerwowym (a może nawet duszą) – magazynuje i wytwarza prąd, a także kontroluje aktualną siłę sieci. Ostatnią rzeczą, jakiej chciałbyś, jest pozostanie na opustoszałym torze z rozładowaną baterią. Im więcej wiesz o akumulatorze i ogólnie o układzie elektrycznym, tym mniej prawdopodobne jest, że znajdziesz się w takiej sytuacji.

Jak działa akumulator samochodowy?

Akumulator samochodowy zapewnia całej instalacji elektrycznej samochodu niezbędną ilość energii elektrycznej do zasilania wszystkich elementów elektrycznych w Twoim samochodzie. I tutaj mówimy o dość dużej odpowiedzialności. Bez akumulatora samochód, jak zapewne już zrozumiałeś, nigdzie nie pojedzie. Przyjrzyjmy się, jak działa to potężne małe pudełko!

Reakcja chemiczna to główna zasada działania akumulatora: po prostu zamienia energię chemiczną w energię elektryczną niezbędną do zasilania samochodu, zasilania rozrusznika i wielu innych elementów elektrycznych samochodu, a także energię elektryczną z powrotem w energię chemiczną. energia. Inną ważną funkcją akumulatora jest to, że zapewnia stałe natężenie prądu - stabilizuje również napięcie, aby utrzymać pracę silnika.

W prosty sposób zasadę działania akumulatora można scharakteryzować następująco: zachodzące w nim procesy chemiczne prowadzą do pojawienia się prądu elektrycznego zasilającego samochód - taki prąd jest szczególnie przydatny, a przede wszystkim jest zużywany, gdy kręcisz silnikiem rozrusznikiem, uruchamiając go; gdy samochód jest uruchamiany silnik obraca prądnicę - i tutaj widzimy proces zamiany energii mechanicznej (obrót prądnicy) na energię elektryczną - z kolei prądnica przekazuje wytwarzany przez siebie prąd do akumulatora, a ten drugi zamienia energię elektryczną na energię chemiczną - gromadzi ją, przechowuje, aby później ponownie "zasilić" ją rozrusznikiem lub jakimkolwiek innym układem elektrycznym samochodu, gdy generator nie pracuje lub gdy wytwarzana przez generator energia elektryczna nie wystarcza do dostarczenia wszystkie systemy samochodu.

Akumulator samochodowy ma dwa bieguny, jeden dodatni, drugi ujemny, i prawdopodobnie już to wiesz, jeśli przynajmniej raz widziałeś lub odłączałeś / mocowałeś zaciski akumulatora. Słupy te są połączone z autem i odpowiadają za zasilanie szeregu bardzo ważnych mechanizmów pojazdu, m.in.:

• Rozruch silnika
• Odtwarzanie systemu audio
• Wszystkie mechanizmy oświetleniowe (reflektory, tylne światła, różnego rodzaju podświetlenia itp.)
• Wycieraczki
• O wiele wiele więcej.

W zdecydowanej większości przypadków bateria składa się z sześciu ogniw. Każde ogniwo zawiera dwie elektrody, które są i są wykonane z ośmiu zachodzących na siebie metalowych płytek. Te osiem zachodzących na siebie metalowych płytek tworzy tak zwaną „komórkę”. Tak więc w sumie każde ogniwo zawiera 2 elektrody i 16 płytek. To przez te płyty dostarczana jest energia elektryczna samochodu. Ale jak to działa?

Właściwie jest to dość proste - podsumujmy powyższe:

• Bateria składa się z sześciu ogniw
• Każda komórka składa się z dwóch zestawów płytek
• Każdy zestaw płyt zawiera osiem zachodzących na siebie metalowych płyt

A teraz trochę chemii…

Pierwszy zestaw płytek w komórce jest dodatni, a drugi ujemny. Siatka dodatnia jest pokryta tlenkiem ołowiu i wprowadza elektrony do ogniwa. Zbiór ujemny jest bezpośrednio pokryty ołowiem, a wręcz przeciwnie, uwalnia elektrony. Metalowe płytki - pamiętaj, osiem na każdym oczku, 16 w każdym ogniwie - są w mieszaninie wody i kwasu siarkowego (w rzeczywistości stężenie to wynosi tylko około 35 procent kwasu siarkowego, ale to aż nadto, aby na przykład spalić ubrania i poważnie poparzyć skórę.Ta mieszanina działa jak elektrolit - substancja dobrze przewodząca prąd.

Podczas ładowania akumulatora (z generatora lub w inny sposób) zachodzi reakcja chemiczna utleniania ołowiu z ładunkiem dodatnim, w wyniku której elektrolit jest nasycony kwasem siarkowym i wzrasta ciężar właściwy elektrolitu. Gdy akumulator, przeciwnie, jest rozładowany, zasilając dowolne układy elektryczne samochodu (pamiętamy, że głównym konsumentem jest rozrusznik), to z powodu redukcji ołowiu na innym - ujemnym zestawie płytek, w wyniku czego powstaje więcej wody, a w konsekwencji zmniejsza się ciężar właściwy elektrolitu. Jednocześnie proces chemiczny w każdej z płytek jest tak nieznaczny, że uwalnia się bardzo mało energii, ale na wyjściu z akumulatora samochodowego, gdy wszystkie te reakcje przechodzą przez wszystkie 6 ogniw, otrzymujemy już intymne 12 woltów.

Możliwe problemy z baterią

Bateria z czasem się psuje – jest to jej naturalne zużycie, a dodatkowo różnego rodzaju szkodliwe procesy zachodzące w niej i oddziaływanie na nią mogą znacznie skrócić jej żywotność. A pierwszymi objawami problemu z akumulatorem jest brak możliwości odpalenia auta (szczególnie w mroźną pogodę).

Więc jaki może być problem z baterią?

• Niski poziom płynu w akumulatorze: Akumulatory samochodowe zwykle mają niewielką część ciała w postaci półprzezroczystego paska - dzięki czemu zawsze możesz mieć oko na poziom płynu w akumulatorze. Jeśli poziom cieczy znajduje się poniżej płytek ołowianych (przewodników elektrycznych) wewnątrz akumulatora, nadszedł czas, aby uzupełnić lub wymienić akumulator.
• „Puchnięcie” baterii ma miejsce, gdy korpus baterii wygląda, jakby dużo zjadł i jest spuchnięty. Może to wskazywać na pilną wymianę baterii. Nadmiar ciepła może być przyczyną pęcznienia baterii, aw konsekwencji skrócenia jej żywotności.
• Zapach zgniłych jaj baterii: Możesz zauważyć ostry zapach zgniłych jaj (właściwie zapach siarki) wokół baterii. Przyczyna: wyciek z baterii. Ten wyciek, oprócz zapachu, powoduje również korozję wokół zacisków.

W przypadku samochodu akumulator można nazwać drugim sercem. Jego znaczenie dla normalnej pracy jest równie duże jak sam silnik. We współczesnym świecie motoryzacyjnym podjęto próby zastąpienia akumulatora pneumatycznymi urządzeniami rozruchowymi silników, bateriami kondensatorów, ale bezskutecznie.

Do tej pory szeroko stosowane są tylko trzy rodzaje baterii elektrycznych:

• kwas ołowiowy;
• litowo-jonowa;
• żelazo-nikiel płytkowy.

Pierwsza została wynaleziona na początku XX wieku i przez ponad sto lat historii urządzenie akumulatorowe pozostało praktycznie niezmienione, z wyjątkiem szeregu ulepszeń i dodatków optymalizujących jego działanie. Drugi typ pojawił się stosunkowo niedawno - 15-20 lat temu, tempo rozwoju jego konstrukcji i urządzenia, podbój rynku można nazwać rewolucyjnym. Trzecia opcja baterii okazała się zbyt droga w produkcji i została stopniowo zastąpiona dwoma pierwszymi.

Klasyczny akumulator samochodowy

Akumulator kwasowy swoją długowieczność zawdzięcza całkowitej i bezwarunkowej dominacji silników spalinowych. Akumulator kwasowo-ołowiowy najlepiej spełniał wymagania bezpiecznego źródła energii elektrycznej, zdolnego do krótkotrwałego dostarczania ogromnego natężenia potrzebnego do uruchomienia silnika spalinowego samochodu. Pozostałe opcje urządzenia ogniw elektrochemicznych, nawet o większych pojemnościach, albo nie były w stanie wytrzymać tak potężnego obciążenia, albo ich produkcja była nieuzasadniona, trudna technologicznie i kosztowała znacznie więcej niż wersja kwasowo-ołowiowa.

Klasyczny akumulator samochodowy

Z punktu widzenia teorii pojedyncza bateria akumulatorów to układ dwóch elektrod, z których jedna to katoda lub elektroda ujemna, wykonana w postaci cienkiej płytki ołowianej o porowatej powierzchni, druga zwana anodą , jest elektrodą dodatnią w postaci cienkiej siatki ołowianej z wtłoczoną aktywną porowatą masą ołowiu tlenkowego.

V urządzenie, elektrody są zanurzone w roztworze kwasu siarkowego - elektrolit, gęstość, dając maksymalny poziom magazynowania energii. Anoda i katoda znajdują się blisko siebie w minimalnej odległości i są oddzielone cienkim plastikowym separatorem.

Jak gromadzi się ładunek elektryczny w akumulatorze?

Akumulator samochodowy ładowany jest prądem stałym o ściśle określonym napięciu i prądzie. W przypadku standardowego akumulatora 12 V ładowanie odbywa się napięciem 13,5-14,2 V z natężeniem prądu równym jednej dziesiątej pojemności.

Podczas ładowania, pod działaniem prądu stałego na anodzie ołowianej, związek kompleksowy jest uwalniany z niedotlenionego metalicznego ołowiu i związanych jonów kwasu siarkowego z elektrolitu. Na katodzie - elektroda ujemna, uwalnia się nadtlenek ołowiu Pb 2 O 5... Ze względu na wiązanie niektórych jonów kwasu siarkowego gęstość elektrolitu zmniejsza się podczas akumulacji ładunku. Napięcie na ogniwie urządzenia jest ustawione na nie więcej niż 2,2 V, aby zapewnić akumulację niezbędnych jonów i zapobiec bezużytecznemu rozkładowi wody na tlen i wodór.

Gdy obwód zewnętrzny jest zamknięty na styki, nagromadzone sole i związki są szybko rozkładane z uwolnieniem ogromnej ilości energii elektrycznej na elektrodach. Gęstość elektrolitu wzrasta w miarę rozładowywania akumulatora.

Wady i zalety akumulatora samochodowego

W urządzeniu akumulatora kwasowo-ołowiowego jego natura zawiera szereg wad, które sprawiają, że urządzenie jest kapryśne i wrażliwe na określone warunki pracy:

• ograniczona liczba cykli rozładowania-ładowania;
• nieodwracalne procesy zasiarczania płyt, znacznie zmniejszające ich pojemność i żywotność;
• niska wytrzymałość mechaniczna elektrod, występowanie zwarcia anody i katody na skutek kruszenia się masy elektrodowej lub zniszczenia separatora;
• awaria spowodowana regularnym ładowaniem lub długotrwałym przechowywaniem urządzenia w stanie rozładowanym.

Zasiarczenie poważnie skraca żywotność baterii pojazdu. Złożone sole kwasu siarkowego ołowiu, osadzone na katodzie, pod wpływem uwolnionego wolnego tlenu i wodoru przekształcają się w słabo rozpuszczalny związek - siarczan ołowiu, który zatyka pory katody i uniemożliwia jej działanie.

Nowoczesne innowacje w urządzeniu z akumulatorem

Próby wyeliminowania głównych wad konstrukcyjnych akumulatora samochodowego doprowadziły do ​​powstania nowych stopów ołowiu, bardziej odpornych na agresywne działanie kwasu. Zastosowanie dodatków stopowych wapnia, cyny, niklu pozwoliło na ograniczenie samorozładowania i utraty wody do możliwie najniższego poziomu. W dolnej części korpusu urządzenia zaczęto stosować pułapki do gromadzenia cząstek masy czynnej elektrod, co znacznie zmniejszyło ryzyko zamknięcia anody i katody w dolnej części.

Akumulator pojazdu został zmieniony i jest teraz bezobsługowy. Teraz, zgodnie z koncepcją producenta, urządzenie nie wymaga monitorowania poziomu wody w puszkach akumulatorów i gęstości elektrolitu, jak miało to miejsce w starych modelach. W urządzeniu akumulatorowym pojawiły się urządzenia w postaci pływakowego wskaźnika-oczka, które zmienia swój kolor w zależności od stanu naładowania.

Obiecujące rozwiązania

Wśród innowacji, które pojawiły się w urządzeniu stosunkowo niedawno i mają na celu poprawę właściwości akumulatora kwasowo-ołowiowego samochodu, można zauważyć:

• zastosowanie żelowych rodzajów elektrolitu akumulatorowego na bazie związków krzemu. Zerowa utrata wody i dobre osiągi pozwalają na stosowanie takich urządzeń nawet we wnętrzach samochodów;
• zastosowanie elektronicznych chipów diagnostycznych, które pozwalają na subtelną i dozowaną ingerencję w pracę każdego banku urządzenia;
• zastosowanie grafitu i węgla do utworzenia podstawy elektrod dodatnich i ujemnych, dzięki czemu akumulator samochodowy będzie lżejszy i bardziej kompaktowy.

Baterie żelazowo-niklowe nielamelarne z elektrolitem alkalicznym

Opracowano i wdrożono koncepcję akumulatorów rozruchowych opartych na elektrolicie alkalicznym i elektrodach wykonanych ze sprasowanego proszku niklu i żelaza. Znany model serii SZHN-50, produkowany w ZSRR w limitowanych ilościach na sprzęt wojskowy. Urządzenie akumulatorowe miało dobre cechy:

• wysoki zasób, liczba cykli ładowania-rozładowania osiągnęła 1000, co przekroczyło zasób kwasu;
• niska wrażliwość na warunki pracy;
• przedłużone ładowanie lub przechowywanie w stanie rozładowanym nie miało tak szkodliwego wpływu na stan urządzenia.

W urządzeniu zastosowano dużą ilość deficytowego niklu, przez co bateria była trudna i nieekonomiczna.

Interesujący! Praktyka eksploatacji sowieckich baterii alkalicznych do samochodu wykazała możliwość używania takich baterii przez 15-20 lat z szacowanym okresem 10 lat, z zastrzeżeniem starannego przestrzegania zasad eksploatacji.

Nowoczesne akumulatory samochodowe litowo-jonowe

Powszechne stosowanie baterii litowych w samochodzie wiąże się z nowoczesnymi pojazdami elektrycznymi, gdzie takie urządzenie znajduje szerokie zastosowanie ze względu na wysokie parametry pojemnościowe i niską wagę. Na rynku dostępne są pomocnicze akumulatory litowo-jonowe przeznaczone do szybkiego ładowania głównego akumulatora. Istnieje szereg urządzeń wyposażonych w blok superkondensatorów, które umożliwiają uruchamianie silników o objętości roboczej nie większej niż 500 cm3.

Koszt akumulatora kwasowo-ołowiowego o pojemności do 70 Ah wyniesie nieco ponad sto dolarów, podobna wersja litowo-jonowa będzie kosztować 10 i więcej razy więcej niż konkurent.

Ważny! Akumulator litowo-jonowy jest niezwykle wrażliwy na przeładowanie i wymaga precyzyjnej obsługi elektronicznej jednostki sterującej. Jeśli chip jest uszkodzony, może się zapalić.

Wideo urządzenia akumulatorowego:

Urządzenie, obwód i zasada działania akumulatora samochodowego

W swojej działalności gospodarczej osoba korzysta z różnych urządzeń zawierających baterie. Dotyczy to sprzętu AGD, urządzeń mobilnych, zegarków, samochodów, elektronarzędzi i wielu innych. Niezależnie od obszaru, w którym używane są baterie, zasada działania jest dla nich taka sama. Podczas procesu ładowania akumulator gromadzi energię elektryczną, a następnie oddaje ją do zasilania urządzenia. Obecnie istnieje wiele rodzajów akumulatorów, z których każdy ma swoją własną charakterystykę pod względem konstrukcji i działania. W tym artykule omówimy urządzenie akumulatora samochodowego i jego konstrukcję.

Akumulator to jeden z kluczowych elementów samochodu. Pracując w sieci pokładowej samochodu w połączeniu z generatorem jest źródłem prądu elektrycznego. Główne funkcje baterii to:

• Zapewnienie rozruchu silnika. Akumulator zasila rozrusznik w momencie rozruchu;
• Dostarczanie energii konsumentom w sieci samochodowej, gdy silnik jest wyłączony;
• Zapewnia moc podczas podróży, jeśli generator jest przeciążony.

Ponadto przy współpracy z generatorem akumulator wygładza pulsacje prądu elektrycznego w sieci pokładowej.

Akumulatory o napięciu 24 woltów można instalować na ciężarówkach i wyposażeniu specjalnym. W sprzęcie motocyklowym stosowane są modele o wartości nominalnej 6 woltów.

Na akumulator do samochodu zwykle nakładane są następujące wymagania:

• małe samorozładowanie;
• wysoki prąd rozruchowy;
• kompaktowe wymiary;
• brak lub minimalna konserwacja.

Akumulator samochodowy

Zdecydowana większość samochodów osobowych jest zasilana akumulatorami z płynnym kwasem ołowiowym (WET). Ich urządzenie i konstrukcja są stale dopracowywane i ulepszane. Ponadto opracowywane są nowe rodzaje akumulatorów samochodowych. Poniżej znajduje się schemat akumulatora samochodowego.

Bateria składa się z 6 puszek (ogniw baterii) połączonych szeregowo. Wszystkie zamknięte są w plastikowej obudowie, która nie przewodzi prądu i jest odporna na działanie kwasu siarkowego. Każdy słoik ma zestaw naprzemiennie dodatnich i ujemnych elektrod. Elektroda jest przewodzącą siatką z nałożoną na nią powłoką (masą aktywną).

Aby zapobiec zwarciom elektrod o różnej biegunowości umieszcza się je w przekładkach polietylenowych. Elektrody wykonane są z ołowiu z różnymi dodatkami stopowymi. Urządzenie nowoczesnych akumulatorów często implikuje obecność elektrod wykonanych ze stopu ołowiowo-wapniowego. Zmniejsza to samorozładowanie i zużycie wody. Przykładem będzie.

Ogólnie można wyróżnić następujące obecne typy akumulatorów WET:

• Niski poziom antymonu (niska konserwacja). Elektrody dodatnie i ujemne wykonane są ze stopu ołowiu z antymonem (do 6%);
• Wapń (bezobsługowy). Elektrody wykonane są ze stopu ołowiowo-wapniowego;
• Hybrydowy. Elektroda ujemna wykonana jest z ołowiu domieszkowanego wapniem, a dodatnia z antymonu.

Istnieją również różne metody wykonywania siatek elektrodowych (odlewanie, nacinanie) oraz nakładanie masy aktywnej. Niektórzy producenci mają własne opatentowane technologie. Zasadniczo wszystkie one koncentrują się na poprawie odprowadzania prądu i zmniejszeniu rezystancji wewnętrznej akumulatora. W niektórych przypadkach do składu elektrod dodaje się srebro, tantal i cynę w celu zwiększenia odporności na korozję.

W nowoczesnej produkcji przy wytwarzaniu elektrod dodatnich stosuje się kilka metod:

• Rama mocy. To najnowocześniejsza technologia. W tym przypadku siatka elektrod jest wykonana z ramą nośną i wewnętrznymi prowadnicami. W rezultacie zwiększa się sztywność konstrukcji;
• Przepustka mocy. Ta technologia implikuje obecność pionowej prowadnicy do „ucha” elektrody;
• Szachy Płyta. W takim przypadku prowadnice są rozłożone.

Powłoka lub aktywna masa jest nakładana na siatki elektrod w celu zwiększenia powierzchni oddziaływania z elektrolitem. Do płyt dodatnich stosuje się dwutlenek ołowiu, a do płyt ujemnych ołów gąbczasty.

Urządzenie akumulatorowe oznacza zanurzenie elektrod w elektrolicie. Jest to roztwór kwasu siarkowego w wodzie destylowanej. Główną cechą elektrolitu jest jego gęstość. Ta wartość zmienia się w zależności od stanu naładowania. Gęstość jest maksymalna na w pełni naładowanym akumulatorze i minimalna na rozładowanym.

Cechy konstrukcyjne różnych typów akumulatorów samochodowych

Oprócz akumulatorów WET z płynnym elektrolitem istnieją inne rodzaje akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Są to akumulatory AGM i GEL. Ich urządzenie zapewnia obecność kwaśnego elektrolitu w stanie związanym. Często te baterie są nazywane zbiorczo, ale to nie do końca prawda. W akumulatorach AGM materiał z włókna szklanego jest impregnowany elektrolitem, który przylega do płytek ołowianych. Na poniższym obrazku widać urządzenie akumulatorowe AGM.

Innym typem akumulatora kwasowo-ołowiowego jest GEL. Tutaj kwaśny elektrolit jest w stanie żelopodobnym. Osiąga się to poprzez dodanie do kwasu tlenku krzemu. Ten rodzaj baterii praktycznie nie jest stosowany w samochodach osobowych. Baterie GEL można znaleźć w motocyklach, skuterach, pojazdach morskich i domach mobilnych. Ale akumulatory AGM stają się coraz bardziej powszechne w samochodach.

Popularność AGM rośnie dzięki pojawieniu się samochodów z systemami start-stop i odzyskiem energii hamowania. Wymagania dotyczące baterii rosną. Wymagają wyższego prądu rozruchowego, odporności na głębokie wyładowania i długiej żywotności. Akumulatory AGM (skrót od Absorbed Glass Material) spełniają wymagania nowoczesnych samochodów z dużą ilością elektroniki na pokładzie.

Możesz również znaleźć w sprzedaży EFB lub Enhanced Flooded Battery. Z założenia akumulatory te można przypisać akumulatorom WET. Ale w rzeczywistości zajmują one pośredni etap między konwencjonalnymi akumulatorami WET i AGM. Wypełnione są ciekłym kwaśnym elektrolitem, a elektrody pokryte są mikrowłóknem. Zapewnia to większe magazynowanie energii, zwiększoną wydajność prądową i odporność na częste cykle ładowania-rozładowania. Producenci zalecają również stosowanie ich w samochodach z systemami start-stop. Dopóki EFB i AGM nie stały się głównym nurtem ze względu na wysokie koszty. Dlatego większość samochodów korzysta z akumulatorów WET.

Należy zauważyć, że podczas ładowania akumulatora uwalniane są gazy. Dlatego obudowy akumulatorów posiadają system odprowadzania gazu. Zawory bezpieczeństwa służą do uszczelnienia akumulatora. Takie zawory mogą być wbudowane w korki. Ich konstrukcja pozwala na ich otwarcie, gdy ciśnienie wzrośnie powyżej pewnej granicy.

Wodór i tlen, które uwalniają się na elektrodach podczas ładowania, oddziałują z uwalnianiem wody. A jeśli dopuszczalny ładunek zostanie przekroczony, są one uwalniane do atmosfery. Ten mechanizm nosi nazwę VRLA lub Valve Regulated Lead Acid Battery. Urządzenie wentylacji labiryntowej w obudowie baterii jest bardziej zaawansowane. W tej konstrukcji wydzielone gazy ulegają kondensacji, a powstała woda wraca z powrotem do baterii akumulatorów.

Istnieją baterie, których urządzenie zapewnia obecność przerywaczy płomienia. Urządzenia te zapewniają odcięcie płomienia od wewnętrznej przestrzeni akumulatora w przypadku zapłonu gazów. Z założenia przerywacze płomieni to membrany.
Akumulator jest podłączony do pojazdu za pomocą przewodów ołowiowych. Pozytywny i negatywny. Wykonane są w różnych grubościach i odpowiednio oznakowane, aby uniknąć pomyłek przy łączeniu.

W zależności od położenia zacisków biegunowość baterii może być do przodu lub do tyłu. Przeczytaj więcej o tym, jak rozpoznać.

Bezobsługowe urządzenie akumulatorowe zapewnia wskaźnik naładowania. Nazywany jest również areometrem lub po prostu „okiem”. Przeczytaj więcej na ten temat w artykule pod linkiem.

Akumulator jest mocowany w komorze silnika na dwa główne sposoby:

• wspornik do występu obudowy akumulatora. Ten uchwyt jest używany do akumulatorów o rozmiarze europejskim;
• za pomocą ramki. Dotyczy baterii o rozmiarze azjatyckim.