Аккумуляторная батарея относится к важнейшим компонентам электрооборудования автомобиля. Безотказное действие батареи является предпосылкой удовлетворения требований клиентов автосервиса.

Помимо обеспечения пуска двигателя автомобильная аккумуляторная батарея выполняет функции буферного устройства и поставщика электроэнергии в бортовую сеть автомобиля. Автомобильная аккумуляторная батарея способна запасать электрическую энергию и отдавать ее потребителям при необходимости в любое время. Правильное обслуживание аккумуляторной батареи предполагает хорошее знание теории, основы которой изложены в данном Пособии по программе самообразования.

Устройство аккумуляторной батареи

12 вольтовая батарея содержит 6 включенных последовательно аккумуляторов. Аккумулято ры размещены в разделенных перегородками ячейках полипропиленового корпуса (моноблока) батареи. Каждый аккумулятор содержит блок положи тельных и отрицательных электродов. Между электродами различной полярности, свинцовые решетки которых обмазаны актив ной массой, установлены сепараторы из не проводящего ток микропористого материала. Сепараторы изготовляют из полиэтилена в форме конвертов, которые одевают на поло жительные или отрицательные электроды. Полюсные выводы, межэлементные перемычки и соединяющие электроды баретки изготовля ют из свинцовых сплавов. Полюсные выводы имеют различный диаметр, причем положи тельный вывод всегда толще отрицательного, что должно предотвращать ошибки при под ключении батареи к электросети. Межэлементные перемычки проходят через отверстия в перегородках между ячейками моноблока. Изготовляемый из кислотоупорного и непро водящего ток материала (полипропилена) моноблок образует корпус аккумуляторной батареи. На днище моноблока предусмотрены крепежные выступы. Сверху моноблок закры вается крышкой.

Образующие батарею аккумуляторы соединяются последовательно посредством межэлементных перемычек. Таким образом обеспечивается нужное напряжение на выво дах батареи. При этом отрицательный вывод одного аккумулятора соединяется с положи тельным выводом соседнего аккумулятора. В качестве заливаемого в батарею электролита используется разбавленная водой серная кислота, которая заполняет свободные объемы ячеек и проникает в поры активной массы электродов и сепараторов. У батарей прежних конструкций каждая ячей ка снабжалась резьбовой пробкой, которая использовалась для заливки электролита, выполнения операций по уходу и для отвода образующегося при эксплуатации батареи гремучего газа. У современных безуходных батарей пробки отсутствуют или они закрыты сверху. Отвод газов у этих батарей производится через центральную систему вентиляции.

Электролит Жидкий электролит

Заливаемую в аккумуляторы жидкость назы вают электролитом. В качестве электролита свинцового аккумулятора используется раз бавленная водой серная кислота. При полно стью заряженном аккумуляторе доля серной кислоты в электролите составляет 38%, а остальная его часть приходится на дистилли рованную воду. Электролит содержит ионы, которые обеспечивают прохождение электри ческого тока между электродами.

Малоподвижный электролит

Чтобы снизить опасность от вылившегося из батареи электролита, применяют средства, снижающие его текучесть. К электролиту могут быть добавлены вещества, которые превращают его в гель. В частности, для этого используется кремниевая кислота. Другим способом снижения подвижности электролита является применение стекломатов в качестве сепараторов. Стекломаты удержи вают электролит, предотвращая его вытекание при повреждении батареи.

Номинальная плотность электролита изменя ется в зависимости от степени заряженности аккумуляторной батареи.

Процессы заряда и разряда процесс заряда

Под зарядом аккумуляторной батареи подразумевается накопление в ней электрической энергии. При этом электри ческая энергия преобразуется в химичес При работающем двигателе батарея заряжа ется от генератора. В процессе заряда образовавшиеся при разря де батареи сульфат свинца и вода переходят в свинец, двуокись свинца и серную кислоту. Таким образом происходит накопление хими ческой энергии, которая может быть использо вана в дальнейшем для производства электри ческой энергии. Плотность электролита при этом повышается.

процесс разряда

Под разрядом батареи подразумевается отдача ей электрической энергии. При этом химическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Батарея разряжается, если к ней подключен какой либо потребитель электрического тока. При этом серная кислота распадается и ее доля в электролите уменьшается. Протекающие реакции приводят к образова нию воды, доля которой в электролите соответ ственно увеличивается. Плотность электролита при этом снижается. При разряде батареи происходит выделение сульфата свинца как на положительном, так и на отрицательном электроде. Заряд батареи следует производить под напряжением, величина которого должна поддерживаться регулятором на оптимальном уровне. При слишком высоком напряжении происходит усиленное разложение воды в результате ее электролиза. Поэтому уровень электролита в батарее быстро снижается. При пониженном напряжении батарея заряжается не полностью. Из за систематического неполного заряда ухудшаются стартерные характеристики батареи и сокращается срок ее службы. При заряде аккумуляторной батареи образуется гремучий газ. Внимание, опасность взрыва

Основные характеристики Коэффициент преобразования энергии

Энергия, которая подводится к батарее в про цессе заряда, всегда больше энергии, отдава емой ею при разряде. Превышение энергии заряда над энергией разряда объясняется необходимостью покрытия затрат на проведение электрохимических процессов при заряде. Чтобы зарядить батарею, необходимо подвес ти к ней энергию, величина которой составляет от 105 до 110% отданной ранее энергии. Это соотношение (равное от 1,05 до 1,10) называют коэффициентом преобразования энергии.

Емкость аккумуляторной батареей

Емкость батареи или отдельного аккумулятора равна отдаваемой ими электроэнергии, изме ряемой в ампер часах (А•ч). Емкость зависит от температуры и разрядного тока. Она умень шается при увеличении разрядного тока и снижении температуры окружающей среды (особенно при минусовых ее значениях).

Номинальная емкость K20

Это указываемая изготовителем в А•ч емкость, которая определяется в режиме 20 часового разряда полностью заряженной батареи. Величина тока разряда рассчитывается по формуле K20 : 20 ч. При этом напряжение на выводах батареи должно оставаться на уровне не ниже 10,5 В. Например, разрядный ток батареи емкостью 60 А•ч должен быть равен: 60 А•ч : 20 ч = 3 А Таким образом батарея номинальной емкостью 60 А•ч должна отдавать ток силой 3 А в течение 20 часов, причем напряжение на ее выводах должно быть выше 10,5 В.

Ток холодной прокрутки Ток холодной прокрутки (пусковой ток) харак теризует способность аккумуляторной батареи обеспечивать пуск двигателя в холодное время года. Ток холодной прокрутки – это указанный производителем ток, который способна отда вать новая полностью заряженная батарея при температуре –18°C в течение установленного нормативом времени. При этом напряжение на ее выводах не должно падать ниже определен ного значения, которое также определяется нормативом. Методика испытаний батарей приведена в фирменном стандарте VW Norm 750 73. (См. глоссарий).

Напряжение аккумулятора

Напряжение аккумулятора – это разность потенциалов, действующих на его положитель ном и отрицательном электродах, погруженных в электролит. Эта разность не является постоян ной величиной. Она заметно изменяется в за висимости от степени заряженности (плотности электролита) аккумулятора, а от его темпера туры она практически не зависит. Номинальное напряжение аккумулятора является, напротив, постоянной величиной. У свинцового аккумулятора оно равно 2 В.

Номинальное напряжение батареи

Номинальное напряжение автомобильной батареи равно произведению номинального напряжения аккумулятора на число (последова тельно включенных) аккумуляторов в батарее. В соответствии со стандартом номинальное напряжение свинцового аккумулятора равно 2 В, поэтому у аккумуляторной батареи оно должно составлять 12 В.

Напряжение на клеммах

Напряжение на клеммах – это напряжение на полюсных выводах аккумуляторной батареи.

Напряжение начала газовыделения

Напряжение начала газовыделения – это напряжение аккумулятора, при котором начинается интенсивное выделение газов. Обычно газы начинают обильно выделяться при напряжении на клеммах более 14,4 В (или 2,4 В на выводах аккумулятора). При этом выделяется избыточный водород, входящий в состав гремучего газа. Внимание, опасность взрыва!

Электродвижущая сила (ЭДС)

ЭДС – это установившееся напряжение на выводах отключенной от сети и ненагруженной батареи.

Классификация аккумуляторных батарей Батареи с жидким электролитом

Электролит в этих батареях находится в жид ком состоянии, поэтому их иногда называют "мокрыми". Эти батареи выпускаются как в обслуживаемом, так и в необслуживаемом вариантах. В первом варианте их ячейки оснащаются пробками, а во втором варианте такие пробки отсутствуют. К преимуществам этих батарей относятся: благоприятное соотношение цены и качества, большое число моделей на рынке (большое разнообразие конструкций), пригодность для установки в моторном отсеке. Недостатками являются: необходимость установки специального индикатора для проверки уровня электролита при обслуживании, возможность выливания электролита.

Пробки ячеек

Отвод газов из ячеек у батарей с жидким элек тролитом осуществляется через канал цен тральной вентиляции. Этот канал сообщается с атмосферой через одно или два отверстия, расположенные на боковых торцах крышки батареи. Если предусмотрены два отверстия, одно из них обязательно закрывается! У батарей с пробками ячеек выход газов по их резьбе предотвращается с помощью уплотни тельных колец круглого сечения.

Какой бы ни была конструкция батареи, ее повреждение или неправильное обслуживание могут привести к потере электролита, обладающего сильным разъедающим действием. При этом возникает опасность для здоровья человека! Поэтому, в частности, не допускается вывинчивание пробок ячеек во время заряда батареи.

Свинцовые батареи с предохранительными клапанами VRLA (Valve Regulated Lead Acid Battery)

У этих батарей подвижность электролита огра ничена. Пробки их ячеек не выворачиваются. Образующиеся при перезаряде водород и кислород обычно ячейки батареи не покидают и реагируют между собой с образованием воды.К их преимуществом относится возможность эксплуатации при полном отсутствии ухода.перезаряд батареи может привести к ее неисправности! Поэтому заряд таких батарей допускается только от источников электроэнергии, на пряжение которых не превышает 14,4 В!

Пробки ячеек

В пробки ячеек встроены предохранительные клапаны, которые пропускают газы в систему центральной вентиляции только при опреде ленном избыточном давлении.

Батареи с гелеобразным электролитом

В электролит этих батарей добавлена кремние вая кислота, превращающая его в гель. По способу отвода газов эти батареи относятся к типу VRLA. В электролит этих батарей добавляется еще фосфорная кислота, которая существенно по вышает их циклическую стойкость (количество возможных циклов разряда и заряда) и спо собность к восстановлению после глубокого разряда. Эти батареи оснащаются общей крышкой, в которую встроены несъемные пробки ячеек и предусмотрен канал центральной вентиляции. Индикатор у них отсутствует. К преимуществам этих батарей относятся: небольшая вероятность потери электролита, высокая циклическая стойкость, полная безуходность, сниженное газообразование. Недостатками являются: ухудшенные пусковые свойства при низких температурах, высокая стоимость, ограниченный выбор на рынке, непереносимость повышенных температур и связанная с нею непригодность к установке в подкапотном пространстве. Указание На автомобилях концерна VW подобные батареи не применяются.

Батареи типа AGM (Absorbent Glass Mat Battery)

Так называют батареи, у которых электролит впитывается и удерживается стекломатами. Стекломаты представляют собой микропорис тый нетканый материал из переплетающихся между собой ультратонких стекловолокон. Стекломаты очень хорошо впитывают и удерживают электролит. Одновременно они выполняют функции сепараторов. В батарею заливается только то количество электролита, которое могут впитать стекломаты. Поэтому батареи типа AGM относятся к непро ливаемому типу. При повреждении моноблока такой батареи возможна потеря незначительных количеств электролита, измеряемых нескольки ми миллилитрами. Эти батареи оснащаются общими крышками, в которые встроены пробки ячеек и предусмотрен газоотводный канал. Установка индикатора на них не предусмотрена. Удаление избыточных газов производится у них таким же образом, как у батарей VRLA. Концерн VW применяет батареи типа AGM, если выдвигаются особые требования в отно шении числа циклов заряда разряда, пусковых качеств или безопасности при повреждении моноблока.