Что такое акб в машине

Автомобильные аккумуляторы — все виды их назначение

АКБ выполняет сразу три функции: запуск двигателя, питание электроники и балансировка напряжения. Существует множество типов автомобильных аккумуляторов, каждый из которых отличается своими особенностями эксплуатации и ресурсом. При таком многообразии сложно выбрать нужную модель, поэтому рассмотрим виды, достоинства и недостатки каждой батареи.

Автомобильные аккумуляторы отличаются друг от друга особенностями эксплуатации и ресурсом.

Особенности автомобильных аккумуляторов

Корпус батареи состоит из 2 частей: основной емкости для внутренних элементов и крышки. Последняя оснащена горлышками с пробками или стабилизирующей системой, которая снижает давление и отводит газ. Конструкция корпуса при этом зависит от вида АКБ. Он состоит из прочного и безопасного материала, устойчивого к агрессивным средам и резким перепадам температуры. Большая часть современных батарей сделана из полипропилена, который также хорошо выдерживает сильные вибрации.

Внутри автомобильного АКБ установлено шесть секций (банок), каждая из которых является отдельным элементом питания. Вырабатывают они около 2-2,1 В и рассчитаны на более чем 12 В. В каждой банке установлены пластины с чередующейся полярностью – плюсовой и минусовой. Выполнены они из свинца и отличаются решетчатой структурой в виде сот, что позволяет легко попадать на них рабочему раствору.

Какие бывают АКБ для автомобиля

Сурьмянистые

Сурьмянистые АКБ.

Сурьмянистые батареи имеют в составе свинцовых пластин около 5% сурьмы – ее добавляют для увеличения прочности внутренних элементов. Однако из-за содержания этого металла ускоряется процесс электролиза, активирующийся уже при 12 В. Поэтому при выделении газов из кислорода и водорода возникает эффект кипения – вода испаряется в большом объеме, меняется состав электролита и оголяется верхняя часть электродов. Чтобы восстановить раствор, внутрь банков доливают дистиллят.

АКБ с большим содержанием сурьмы производители делают легкообслуживаемыми. Это связано с тем, что проверять плотность раствора приходится довольно часто – не менее раза в месяц. Поэтому в современные автомобили сурьмянистые батареи устанавливают редко – на их смену пришли более надежные и неприхотливые модели.

Малосурьмянистые

Малосурьмянистые – подвид ранее рассмотренных батарей. Содержание сурьмы в них минимальное – от 2 до 3%, что частично решает проблему быстрого выкипания. Однако проверять уровень электролита все еще надо, но не так часто – раз в 2 месяца. Главное преимущество малосурьмянистых батарей заключается в невысокой стоимости и малом уровнем саморазряда при простое. Они также нетребовательны к электропараметрам автомобиля, поэтому применимы в любых моделях с разнообразным типом бортовых сетей – перепады напряжения не составят проблемы.

Кальциевые

В данных автомобильных АКБ свинцовые пластины внутри корпуса насыщены кальцием. Его содержание составляет всего 0,08-0,09% от общей массы. В отличие от сурьмянистых, кальциевые аккумуляторы реже используют в автомобилях из-за высокой стоимости и завышенных требований к параметрам бортовой сети. При этом батарея во многом схожа с любым свинцовым вариантом.

Устройство кальциевой АКБ.

Процесс производства кальциевого АКБ немного отличается от классической схемы. Так, внутренние решетки делают штамповкой – при литье высокие температуры уничтожат мягкий металл.

Гибридные

Гибридные аккумуляторы – это сочетание достоинств предыдущих моделей. В них электроды разной полярности содержат энергоэффективные металлы: сурьмой обогащен «плюс», а кальцием – «минус». В некоторых моделях допускают добавление серебра – они маркируются как Ca+ или Sb/Ca.

Так как гибридные батареи – промежуточный вариант, то и параметры пускового тока и энергоемкости у них усредненные: ниже, чем у кальциевых, но выше сурьмянистых АКБ. Обслуживать их нужно раз в полгода посредством доливания дистиллята. Благодаря конструкции гибридные модели хорошо выдерживают глубокий разряд и перепады напряжения. Средний срок эксплуатации – 5 лет.

AGM и гелевые батареи

В гелевых и AGM аккумуляторах рабочий раствор находится в гелеобразном состоянии. Помимо этого, в AGM моделях между внутренними пластинами размещен пористый материал, удерживающий электролит. Он также защищает электроды от осыпания. Оба вида батарей схожи по техническим параметрам и подходят для большинства современных автомобилей.

За счет того, что гель зафиксирован внутри корпуса, аккумуляторы не боятся наклонов. Производители заявляют, что использовать оба вида батарей можно в любом положении. Несмотря на такие свойства, эксплуатировать АКБ в перевернутом состоянии не рекомендуется.

Характеристики AGM и гелевых АКБ.

Щелочные

В таких аккумуляторах вместо серной кислоты используется раствор щелочи. Подразделяются они на два типа: никель-кадмиевые и никель-металлогидридные. Оба вида имеют тонкое гофрированное покрытие из герметичных конвертов, которые защищают АКБ от тряски и вибрации. В сравнении с АКБ на кислотной основе щелочные модели отличаются более высокой энергоемкостью – это имеет решающее значение при тяговом и стартерном использовании. Они устойчивы к разряду и медленно теряют емкость при простое, за счет чего легко хранятся в разряженном состоянии. При эксплуатации щелочных батарей выделяется малое количество вредных веществ, поэтому они считаются экологичными. В сравнении же с гелевыми они имеют повышенную стойкость к перезарядам и устойчивость к низким температурам.

Недостатком щелочных батарей является малый уровень мощности, даже в сравнении с кислотными моделями. Размеры также не самые компактные – в этом случае выигрывают кальциевые аналоги. Но главной проблемой щелочных АКБ является наличие «эффекта памяти», из-за которого при сильной разрядке батарея запоминает предел емкости – в следующий раз элемент питания выделит энергию только до этого уровня.

Литий-ионные

Литий-ионные АКБ.

В корпусе литий-ионного автомобильного аккумулятора мощностью в 12 В установлены герметичные прямоугольные секции. Благодаря такой конструкции li-ion модели отличаются компактностью и легким весом. Рабочий ресурс рассчитан на 5000-7000 циклов перезаряда, что в несколько раз выше, чем у кислотных аналогов. Таким образом литий-ионные элементы питания можно эксплуатировать в течение 10-15 лет при нормальных условиях. В случае поломки банки, установленные внутри корпуса, легко можно заменить.

Новые разработки

Новые виды аккумуляторов для автомобилей появляются все реже – прогресс в этой сфере развивается довольно медленно. Последние инновации были представлены американской компанией QuantumScape в конце 2020 года – она представила новые ячейки для АКБ электрокаров. Особенностью разработки является быстрая зарядка элементов питания – до 80% емкости за 15 минут. Это вдвое быстрее, чем у литий-ионного аналога в Tesla 3. Секции батареи построены по технологии твердотельных АКБ – в них используется твердый электролит вместо жидкого. Это решает многие проблемы и открывает новые коммерческие перспективы.

Как выбрать аккумулятор

На что обратить внимание при выборе АКБ?

При покупке автомобильного аккумулятора стоит учесть множество факторов, в том числе и тип элемента питания. Щелочные, например, подходят преимущественно для спецтехники, да и в продаже найти их сложно. Размеры также не позволяют установить их в легковой автомобиль.

Основные критерии выбора – это цена аккумулятора и эксплуатационные параметры. Самым дешевым и слабым вариантом является сурьмянистый элемент питания. Он все еще продается в автомобильных магазинах по цене в 2000-3000 рублей. Из-за низких характеристик сурьмянистые АКБ следует использовать только в нетребовательной к электропитанию технике, например, в старых авто. Однако даже в этом случае лучше купить малосурьмянистую модель – она дороже, но жидкость выкипает медленнее, за счет чего увеличивается срок эксплуатации.

Кальциевые АКБ двое дороже сурьмянистых – от 4000 рублей. Средняя стоимость составляет 6000-8000 рублей, но за эти деньги можно забыть про постоянное обслуживание батареи. К тому же владелец получает улучшенные пусковые токи и высокую энергоемкость. Однако придется следить за зарядом – он не должен падать до нуля. Резкие перепады напряжения также навредят элементу питания. Тем не менее, кальциевые модели подходят современным автомобилям, за исключением транспортных средств с большим количеством электротехники.

Гибридные аккумуляторы для автомобилей по цене находятся между кальциевыми и сурьмянистыми – 5000-6000 рублей. Они не такие мощные, как первые, но во всем остальном превосходят вторых. При правильной эксплуатации их можно обслуживать раз в полгода. За счет этого гибридный АКБ подойдет для нетребовательного автомобиля.

AGM и гелевые модели разработаны специально для машин с функцией «Старт-Стоп» и другими возможностями. Главный их недостаток заключен в высокой стоимости – она растет при наличии дополнительных функций. За цену в 12 000-15 000 рублей водитель получает энергоемкий и мощный элемент питания.

Выбирая аккумуляторную батарею, важно понять ее назначение, поэтому не нужно гнаться за мощностями. Стартеру транспортного средства нужно 350-400 А, чтобы запустить движок даже на морозе, поэтому стандартного тока в 500 А будет вполне достаточно. А такой мощностью обладает большинство кальциевых и гибридных АКБ с емкостью до 80 Ач. Но для автомобилей с требовательной бортовой сетью придется подбирать дорогой источник питания – от него зависит работоспособность всех элементов транспортного средства.

Виды, устройство и принцип работы автомобильного аккумулятора

Электрические аккумуляторные батареи применяются в любом автомобиле и представляют собой автономный источник питания. АКБ накапливает энергию, которая затем питает бортовую сеть, когда это необходимо, и подает ток на стартер для запуска двигателя.

Назначение аккумулятора в автомобиле

Автомобильный аккумулятор принято обозначать аббревиатурой АКБ, что значит аккумуляторная кислотная батарея. Не все батареи относятся к этому типу, но в автомобилях наиболее распространены именно они.

Аккумулятор является важным компонентом в работе любого транспортного средства. Он выполняет следующие основные функции:

Подача электроэнергии на стартер для запуска двигателя. Аккумулятор способен в течение 30 секунд подавать пусковой ток или ток холодной прокрутки на стартер, который, в свою очередь, запускает двигатель.
Питание бортовой сети в случае недостаточной мощности (производительности) генератора.
Автономное питание бортовой сети автомобиля.

Каждый аккумулятор имеет определенную емкость и заряд. При работе двигателя всю нагрузку на электропитание берет на себя генератор. Он же заряжает аккумулятор во время движения. Если мощности не хватает, подключается батарея. Определенное время АКБ может обеспечить автономное питание.

Генератор выходит на оптимальный режим производительности при достижении двигателем частоты вращения коленчатого вала 1600-1800 об/мин и более.

Располагается АКБ, как правило, в подкапотном пространстве автомобиля или закреплен на раме в случае крупного грузового транспорта. Это связано с тем, что кислота, находящаяся внутри, очень агрессивна и опасна для здоровья. Она может просочиться через корпус или выделиться в виде газа. С аккумулятором следует обращаться осторожно.

Более безопасны необслуживаемые АКБ, внутри которых нет жидкого электролита. Такие батареи практически не выделяют вредных паров и их можно использовать где угодно. Среди альтернативных мест размещения аккумулятора можно выделить багажное отделение и под сиденьем водителя.

Параметры 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.

Устройство аккумулятора

На самом деле, стандартный аккумулятор – это шесть маленьких аккумуляторов, заключенных в один корпус. Шесть отсеков объединены в едином корпусе. Часто их называют банками. Каждая банка дает напряжение в 2,1В – 2,2В. Шесть банок соединены последовательно толстыми свинцовыми перемычками, что в итоге дает напряжение в 12,6В – 13,2В.

Автомобильный аккумулятор состоит из следующих основных элементов:

пластиковый корпус;
крышка;
отрицательные пластины (электроды);
положительные пластины;
перемычки, соединяющие отсеки;
жидкий электролит;
сепараторы;
положительный и отрицательный вывод (клеммы);
заливные пробки.

Корпус и крышка

Корпус и крышка выполнены из пластика, который нейтрален к кислоте. В каждой банке находятся свинцовые пластины – электроды.

Пластины

Отрицательная пластина из губчатого свинца (Pb) называется катод, положительная пластина пористая с диоксидом свинца (PbO2) – анод. Чтобы батарея разряжалась не так быстро, используется не чистый свинец, а с применением разных присадок. Ранее добавляли 5% сурьмы, но процесс сульфатации все равно проходил быстро. В современных жидкостных аккумуляторах добавлен кальций. Он значительно снижает процесс сульфатации и повышает емкость АКБ до 70%. Если говорить про гелевые или AGM аккумуляторы, то в них применяется только чистый свинец. Это позволяет повысить мощность и отдаваемый пусковой ток до 1000-1300А.

Электролит

В каждой банке залит электролит. Это смесь серной кислоты и дистиллированной воды, в соотношении 35:65. Плотность электролита находится в пределах 1,23-1,31 г/см3. Чем она выше, тем батарея более устойчива к морозам.

Сепаратор

В простых жидкостных аккумуляторах между пластинами находится сепаратор. От слова “separate” – разделять. Обычно сепараторы изготавливаются из нейтрального пластика. Эти пластины разделяют положительные и отрицательные электроды от замыкания. Материалом для сепараторов служит ревертекс или эбонит. Также эти элементы иногда называют диэлектрической прослойкой.

В более современных необслуживаемых аккумуляторах в качестве сепараторов применяется микроволокно. Этот высокотехнологичный материал удерживает электролит внутри и не дает ему вытекать и испаряться. Пластины завернуты в микроволокно как в конверте и плотно прижаты друг к другу.

Клеммы и пробки

Клеммы аккумулятора также изготавливаются из свинца. К ним присоединяются контакты. На обслуживаемых аккумуляторах на корпусе располагаются заливные пробки. Их количество равно количеству банок. Они служат для заливки дистиллированной воды в случае необходимости.

Принцип работы

Между пластинами и электролитом непрерывно происходит электрохимическая реакция. При разряде химическая энергия преобразовывается в электрическую, а при заряде, наоборот, – электрическая в химическую. Когда аккумулятор подключен к потребителям энергии, то происходит его разрядка.

Происходит следующий процесс. На катоде идет восстановление диоксида свинца. Свинец на аноде окисляется. Серная кислота вступает в реакцию с металлами на обеих пластинах. При этой реакции образуется сульфат свинца. Процесс называется сульфатацией. Из серной кислоты выделяется водород, который затем вступает в реакцию с кислородом из положительно заряженной пластины. Образуется вода, а серная кислота расходуется. Плотность электролита понижается. Процесс реакции показан на картинке.

При зарядке весь процесс происходит в обратном порядке. Серная кислота восстанавливается. Вновь образуется диоксид свинца и серная кислота. При полной зарядке плотность электролита должна быть в пределах 1,29 гр/см3. Это значение показывает уровень содержания серной кислоты на один кубический сантиметр электролита.

Таким образом, работа батареи основана на циклах заряд-разряд. Если допустить глубокий разряд, процесс может быть необратимым. Останется только вода и сульфат свинца. Поэтому нужно всегда следить за уровнем заряда.

Зарядка, хранение и зависимость от температуры

После того как автомобильный аккумулятор запустил стартер и двигатель, происходит его зарядка от генератора. В снятом положении батарея заряжается зарядным устройством. Хранить аккумулятор с жидким электролитом можно только в строго горизонтальном положении и при определенной температуре 5°С -15°С. Это обусловлено тем, что электролит может вытечь, а осыпавшиеся пластины замкнуть на дне банки.

Разная температура также влияет на работу АКБ. При высокой температуре показатели мощности и токоотдачи высокие, но батарея быстрее разряжается и повышается расход воды. Электролит по своему составу не замерзает при минусовой температуре, но на сильном морозе он все же может это сделать. В мороз химические процессы замедляются, пусковой ток снижается, падает емкость батареи. Вот почему у водителей часто возникают проблемы с запуском двигателя зимой.

Разновидности аккумуляторов

Современные аккумуляторные батареи можно условно разделить на обслуживаемые и необслуживаемые.

Можно выделить следующие основные виды:

АКБ с жидким электролитом.
EFB аккумуляторы.
AGM.
Гелевые.

Аккумуляторы с жидким электролитом относятся к обслуживаемому типу. Это значит, что время от времени нужно следить за уровнем электролита, его плотностью и емкостью батареи. Их срок службы в среднем составляем 3-5 лет. Они доступны по цене и хорошо справляются со своей задачей в автомобиле. Поэтому остаются самыми распространёнными.

Батареи по технологии EFB появились сравнительно недавно. В них также находится жидкий электролит, но пластины завернуты в микроволокно. Материал впитывает электролит, что увеличивает площадь контакта с пластинами. Это также повышает емкость и мощность и позволяет снизить объем электролита по сравнению с обычными АКБ, делая такие батареи практически необслуживаемыми. Срок службы 4-5 лет. Стоимость приемлемая.

Аккумуляторы AGM относятся к классу необслуживаемых батарей. Это значит, что у них полностью герметичный корпус. На корпусе имеются газоотводные клапаны. Между пластинами находится стекловолокно, в порах которого электролит. Это позволяет значительно замедлить процесс сульфатации. Такие батареи не боятся полного разряда. Срок службы до 10 лет. Но есть минусы: высокая стоимость и обслуживание.

Гелевые

Это также необслуживаемые батареи. В электролит добавлены вещества, которые сгущают его и доводят до твердого состояния. Сам электролит выступает в роли сепаратора между пластинами. Срок службы до 10 лет, но требуется специальный уход, как и в случае с AGM. Не боятся глубокого разряда, но чувствительны к перезаряду и замыканию. Стоят в 3-4 раза дороже обычных.

Аккумуляторная батарея – это то устройство, которое требует от водителя внимания. Чтобы батарея прослужила долго, нужно знать ее устройство и принцип работы. При правильном уходе и условиях содержания АКБ проработает долгие годы.

Устройство, назначение и функционал аккумулятора

Основная функция аккумулятора – подавать электричество на свечи зажигания для запуска двигателя. Также работает как стабилизатор напряжения и дополнительного источника питания для электрических приборов при выключенном двигателе.

Аккумулятор — электрохимический прибор, он не хранит электрическую энергию, а производит ее в результате реакции химических элементов. Два разнородных металла в виде пластин помещаются в кислотную среду. При подключении потребителей электроэнергии, между пластинами возникает разность потенциалов, и вырабатывается электрический ток.

Основная функция аккумулятора – подавать электричество на свечи зажигания для запуска двигателя. Также он работает как стабилизатор напряжения и дополнительного источника питания для электрических приборов при выключенном двигателе. Количество электроэнергии, которую аккумулятор производит — ограничено.

Назначение:

• Двигатель не работает. Подает электрический ток на источники света, радио и другие электрические системы.

• Двигатель заводится. Электрический ток от аккумулятора подается на свечи зажигания, чтобы запустить двигатель.

• Двигатель запущен. Аккумулятор действует как стабилизатор напряжения, когда генератор выдает напряжение больше требуемого. В случае, когда генератор не справляется с нагрузкой, аккумулятор восполняет недостаток напряжения и используется как альтернативный источник питания для электрических приборов.

Демо-пример курса от Учебного Центра auto3n:

Учебный центр Auto3N представляет курсы для обучения специалистов по продаже автозапчастей. Пройдите вебинары, тренинги и электронные курсы, и проверьте знания по тестам.

Устройство аккумулятора

Полярность

Аккумуляторы, произведенные в разных странах, отличаются по расположению положительных и отрицательных клемм. Если установить на автомобиль аккумулятор с обратным расположением клемм, то можно повредить батарею и электрические системы автомобиля.

Срок эксплуатации и циклы заряд-разряд.

Срок эксплуатации аккумулятора определяется количеством циклов заряд-разряд, а не временем. Единого срока эксплуатации аккумуляторов нет, производители указывают срок эксплуатации, исходя из технических характеристик конкретно этой модели аккумулятора. Этот показатель зависит от условий эксплуатаций: чем глубже разряжается батарея, тем меньше циклов возможно воспроизвести.

Характеристики циклов заряд-разряд приводятся до момента сохранения 60% изначальной емкости. Например, производитель приводит количество циклов 600 при 60% разряде. Значит, через 600 идеальных циклов заряд-разряд (т.е. при температуре 20С) полезная емкость аккумулятора будет 60% от начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена аккумулятора.

Для AGM аккумуляторов срок службы обычно указывается 12 лет и максимальное число циклов 1200 при разряде на 20%. В год получается 100 таких циклов, в месяц — около 8.

Срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов варьируется от 300 до 3000 циклов.

Рекомендуется не превышать степень обычного разряда аккумулятора более чем на 20-30%, а глубокого – на 70%.

Особенности работы аккумулятора в зимнее время.

При холостом режиме зимой, например, в пробке, аккумулятор быстро разряжается. Фары, вентиляторы, обогреватели стекол забирают больше тока, чем вырабатывает генератор. Поэтому на 30 минут в пробке нужно 20 минут езды, чтобы восстановить аккумулятор.

Признаки неисправной батареи:

• Преждевременное снижение уровня электролита. Означает, что пластины сульфатируются, и во время зарядки вода в электролите превращается в отдельные газы водорода и кислорода.

• Чрезмерная коррозия кабелей или соединений аккумуляторной батареи. Коррозия более вероятна, если батарея сульфатирована. Когда батарея заряжается, кислотные пары вытесняются из вентиляционных отверстий и оседают на кабелях аккумулятора, иногда на отсек под аккумулятором.

• Двигатель работает медленней нормального режима. Когда емкость батареи снижается из-за износа или повреждения, аккумулятор не может обеспечить необходимый ток для запуска двигателя, особенно в холодную погоду.

Причины поломок аккумуляторов:

1. Низкий уровень электролита. При низком уровне электролита сульфаты затвердевают и сопротивляются химическому действию. Уровень электролита снижается из-за утечек в корпусе, превышения мощности при зарядке или редкому сервису – редко доливали воду.

2. Вибрация. Аккумулятор удерживается на месте дополнительными креплениями, который предотвращает вибрацию. Чрезмерная вибрация ослабляет соединения, повреждает корпус и внутренние компоненты.

3. Полный цикл заряда-разряда. Не следует допускать полной разрядки аккумулятора. Повторяющиеся циклы полной разрядки и полной зарядки аккумулятора ведут к потери активных веществ с положительной пластины и снижает срок эксплуатации аккумулятора.

4. Коррозия. Пары электролита и конденсат от выделения газа из электролита приводит к коррозии выводов аккумулятора, клемм и соединений. Коррозия увеличивает электрическое сопротивление, создает утечку тока и снижает эффективность зарядки.

5. Чрезмерная зарядка. При чрезмерной зарядке образуются пузырьки газов и аккумулятор может «вскипеть». Газообразование снижает количество активных веществ в пластинах и способствует быстрому расходу воды. При это выделяется тепло, которое деформирует пластины.

6. Высокая температура. Тепло от чрезмерной зарядки или от двигателя уменьшает рабочий срок аккумулятора.

Аккумуляторная батарея

В процессе эксплуатации аккумуляторы постепенно утрачивают свою работоспособность даже при соответствующем техническом обслуживании. Рано или поздно батарея оказывается не в состоянии обеспечить пуск двигателя, особенно в холодное время года, и ее приходится заменять.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Аккумуляторная батарея (АКБ) представляет собой химический источник тока, запасающий энергию, необходимую для питания электрического стартера, вращающего двигатель при пуске. Кроме того, она обеспечивает работу электрических приборов автомобиля при недостатке или отсутствии развиваемой генератором мощности. На транспортных средствах в основном применяются свинцовые стартерные батареи, состоящие из последовательно соединенных аккумуляторов, установленных в общем корпусе.

Устройство обслуживаемой АКБ:
1 – корпус;
2 – отрицательный электрод (пластина);
3 – сепаратор;
4 – положительный электрод (пластина);
5 – баретка;
6 – опорные призмы;
7 – крышка;
8 – пробка заливного отверстия;
9 – положительный вывод;
10 – межэлементная перемычка (соединительный мостик);
11 – отрицательный вывод

Так называемые «необслуживаемые» батареи отличаются от обычных замедленным «выкипанием» воды из электролита и большим его резервным объемом.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

На территории Российской Федерации АКБ должны соответствовать межгосударственному ГОСТу 959-2002 «Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для автотракторной техники». Для обеспечения нормальной эксплуатации электрооборудования и самой батареи требуется ее соответствие по основным размерам и характеристикам данному автомобилю.
«Полярность» – определяет расположение отрицательного и положительного выводов батареи. Если смотреть на АКБ со стороны, к которой выводы смещены ближе, то полярность:
— прямая – если положительный вывод с обозначением «+» находится слева, а отрицательный вывод, обозначенный «–», – справа;
— обратная – если положительный вывод «+» находится справа, а отрицательный вывод «–» – слева.
Ширина батареи должна точно соответствовать штатной, поскольку большинство из них крепится за нижние боковые выступы корпуса.
Высота и длина могут быть несколько больше, если это допускают размеры ниши (установочной площадки) под АКБ.
Номинальная емкость (С₂₀) – количество электричества (в А.ч), которое способна отдать АКБ при 20-часовом режиме разряда током, численно равным 0,05 номинальной емкости до напряжения на выводах 10,5 В при температуре электролита 25°С.
Резервная емкость (Cр) – время разряда в минутах полностью заряженной батареи током 25 А до напряжения 10,5 В при температуре электролита 25°С.
Примечание. По ГОСТу 959-2002 номинальную и резервную емкость определяют поместив батарею в ванну с водой, имеющей температуру 25±2°С.
Резервная емкость численно в 1,63 раза больше номинальной (например, для батареи емкостью 55 А.ч она составляет 90 минут). Это расчетное время, в течение которого полностью заряженная АКБ обеспечивает электроэнергией минимум потребителей, необходимых для безопасного движения автомобиля в случае отказа генератора.
Ток холодной прокрутки (I_х.п.) – по ГОСТу 959-2002 – это ток разряда, который способна отдать батарея при температуре электролита минус 18°С в течение 10 с напряжением не менее 7,5 В. Чем этот параметр выше, тем лучше двигатель будет пускаться зимой, но из-за увеличения нагрузки на стартер может снизиться его ресурс.
Величина тока холодной прокрутки зависит от методики ее измерения. Примерное соответствие значений тока холодной прокрутки, определенного по разным стандартам, приведено в таблице.

МАРКИРОВКА

По ГОСТу 959-2002 на каждой АКБ должно быть нанесено:
— товарный знак или наименование предприятия-изготовителя;
— условное обозначение батареи (рис.); — знаки полярности: плюс «+» и минус «–»;
— дата изготовления – месяц, год;
— номер НД (нормативного документа) на данную батарею;
— номинальная емкость в ампер-часах (А.ч);
— номинальное напряжение в вольтах (В);
— ток холодной прокрутки в амперах (А);
— масса батареи (если она 10 кг и более);
— знаки безопасности;
— символ переработки.

Примечание. На АКБ, предназначенных на экспорт, дополнительно должно быть нанесено: «ГОСТ 959-2002», надпись «сделано в (наименование страны-изготовителя)» и буква «Т» для экспорта в страны с тропическим климатом.

Условное обозначение батарей по европейскому стандарту EN 60095-1.

Условное обозначение батарей по американскому стандарту SAE J537.

Примеры маркировки АКБ

Маркировка российской батареи:
1 – условное обозначение;
2 и 3 – ток холодной прокрутки по DIN и EN;
4 – вес;
5 – резервная емкость;
6 – номинальная емкость;
7 – номинальное напряжение

Маркировка европейской батареи:
1 – тип;
2 – номинальная емкость;
3 – ток холодной прокрутки по EN;
4 – знаки мер безопасности

Маркировка американской батареи:
1 – условное обозначение;
2 и 3 – ток холодной прокрутки по SAE и DIN;
4 – номинальное напряжение

Примечание. На корпусе батареи может быть указано несколько значений тока холодной прокрутки и далее в скобках обозначения стандартов, по которым они определены.

ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

В соответствии с ГОСТ 959-2002:
— гарантийный срок хранения не залитых электролитом (сухозаряженных) батарей – 36 месяцев, при этом срок сохранения сухозаряженности – 12 месяцев;
— гарантийный срок эксплуатации батарей – 18 месяцев со дня продажи;
— гарантийная наработка батарей – 60 тыс. км пробега автомобиля в пределах гарантийного срока эксплуатации;
— гарантийный срок эксплуатации необслуживаемых батарей – 24 месяца при пробеге автомобиля не более 75 тыс. км;
Для необслуживаемых батарей гарантийный срок исчисляется:
— не залитых электролитом (сухозаряженных) – со дня продажи;
— залитых электролитом – со дня изготовления.

Примечание. При отсутствии возможности контроля за пробегом автомобиля и режимами обслуживания батареи гарантия практически распространяется только на заводской брак, выявленный за установленный продавцом гарантийный срок.

Фактический срок службы стартерных аккумуляторных батарей может быть значительно больше и зависит от условий эксплуатации. При исправном электрооборудовании, соответствующем техническом обслуживании и годовом пробеге автомобиля до 10–12 тыс. км он может достигать 5–8 лет.
Долговечность необслуживаемых АКБ, не имеющих отверстий для долива, существенно зависит от состояния электрооборудования и условий (интенсивности) эксплуатации. Напряжение в бортовой сети автомобиля должно находиться в пределах 13,9–14,3 В, иначе ресурс батареи резко снизится из-за «выкипания» воды из электролита или в связи с постоянным недозарядом и оплыванием активной массы.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Чтобы АКБ выработала заложенный в нее ресурс при техническом обслуживании автомобиля, необходимо:
— проверять крепление батареи на автомобиле – незакрепленная батарея сильнее подвержена вибрациям, которые могут вызвать нарушение герметичности корпуса;
— проверять соединение клемм и выводов – окисленные контакты приводят к падению напряжения, отказам в работе электрооборудования, неполному заряду батареи и оплавлению выводов;
— протирать крышку от грязи для устранения возможности саморазряда;
— прочищать вентиляционные отверстия пробок или в крышке для предотвращения скопления газов в «банках»;
— проверять уровень электролита у батарей обычной конструкции – каждые 1,5–2,0 месяца, у «необслуживаемых» периодически, в зависимости от пробега автомобиля, но не реже 1–2 раза в год;
— по необходимости (и наличии заливных отверстий) восстанавливать уровень электролита в АКБ, доливая только дистиллированную воду (добавление электролита или кислоты недопустимо);
— при возможности оценивать степень заряженности отдельных «банок» по плотности электролита в них с помощью ареометра.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

При работе с АКБ необходимо применять защитные очки и резиновые перчатки. В случае попадания электролита на открытые части тела необходимо срочно промыть пораженный участок обильным количеством воды и затем 5%-ным раствором кальцинированной соды. Во избежание взрыва запрещается пользоваться открытым огнем. Нельзя допускать замыкания положительного вывода батареи на массу. Для исключения возможности искрения запрещено отсоединять провода при включенных потребителях. Повышение напряжения, развиваемого генератором свыше величины, установленной в инструкции по эксплуатации автомобиля, недопустимо, так как приводит к интенсивному образованию взрывоопасной смеси водорода и кислорода внутри батареи. При снятии батареи сначала отсоединяют отрицательный вывод («массу»), затем положительный, а при установке на автомобиль наоборот – сначала соединяют положительный, затем отрицательный.

Что такое АКБ в машине: устройство и принцип работы автомобильного аккумулятора

Основным источником тока в автомобиле является генератор. Но этот прибор способен отдавать мощность в полном объёме, только когда двигатель работает, причём как минимум на средних оборотах. В режиме холостого хода его отдачи может не хватать даже на обеспечение части штатных потребителей. Чтобы исключить связанное с перегрузкой падение напряжения в бортовой сети, необходим буферный источник, способный пополнять свои запасы при избытке мощности генератора и отдавать энергию потребителям, когда его способностей не хватает. Это и будет одной из ролей аккумулятора в системе.

Второй функцией батареи стало обеспечение пуска мотора. Используемый для этого стартёр при относительно низком напряжении потребляет значительный ток. Отсюда и требование к АКБ быть не просто резервным помощником генератора, а иметь способность работать в стартёрном режиме, то есть кратковременно выдавать токи порядка нескольких сотен ампер. Далеко не каждый аккумулятор на такое способен, поэтому в обозначении типа батареи всегда указывается, что она стартёрная. Это накладывает значительные ограничения на применяемые при её производстве технологии.

Состав и конструкция автомобильного аккумулятора

АКБ включает в себя следующие функциональные элементы:

Корпус батареи. Изготовлен из прочного кислотостойкого пластика. Верхняя часть корпуса выполнена в виде крышки, на которой расположены перемычки между отдельными аккумуляторными элементами (банками), герметизирующая заливка, пробки, вентиляция и клеммные наконечники. Банки внутри корпуса разделены герметичными переборками.
Электроды. В каждой банке их два набора, положительные и отрицательные. Материалом электродов служит свинцовый сплав различного состава, в зависимости от применяемой технологии. Увеличенная отдача в стартёрном режиме требует большой эффективной площади электродов, поэтому каждый из них состоит из нескольких пластин, расположенных в шахматном порядке по всему объёму банки. Электроды снабжены токосъёмниками, объединяющими одноимённые полюса и выведенными наверх, к токовым перемычкам между банками.
Сепараторы. Располагаются между электродами и предотвращают возможные замыкания. Выполнены из пористого материала, хорошо пропитывающегося электролитом.
Электролит. Представляет собой раствор чистой серной кислоты в дистиллированной воде. Обеспечивает электрохимические реакции на поверхности электродов. Плотность электролита строго определена при заливке и в дальнейшем зависит от степени заряженности батареи. Уровень электролита в каждой банке имеет нормированный допуск и должен контролироваться при эксплуатации. При этом расходу подвержена только испаряющаяся из раствора вода, которую и следует доливать.

Возможны разные исполнения аккумуляторов. В зависимости от материала электродов, они могут быть малообслуживаемыми или герметичными необслуживаемыми. В этом случае вентиляция и долив жидкости в эксплуатации не предусмотрены, пробки залиты пластмассой или отсутствуют.

Встречаются более дорогие и совершенные гелевые аккумуляторы. В них электролит находится в виде желеобразного геля, что обеспечивает дополнительный срок службы и высокие технические характеристики. Электроды имеют спиральную конструкцию, между ними располагаются сепараторы из стекловолокна, наполненные гелевым электролитом.

Параметры аккумуляторов

Применение АКБ в конкретном автомобиле потребует его соответствия по ряду технических характеристик, как электрических, так и чисто геометрических.

Электрическая ёмкость батареи. Строго говоря, данное свойство аккумулятора требует указания в виде возможности накопления определённого количества энергии. Но такой параметр стал применяться лишь для тяговых батарей электромобилей, где он и указан в киловатт-часах.Напряжение бортовой сети подавляющего большинства обычных машин фиксировано в 12-вольтовом стандарте, поэтому исторически сложилось указывать ёмкость в ампер-часах. Упрощённо каждая такая единица означает способность заряженного аккумулятора отдавать ток в 1 ампер на протяжении одного часа . Установка батареи недостаточной ёмкости на автомобиль может привести к внезапному отказу из-за глубокого разряда на большое количество потребителей. Величина ёмкости определяется разработчиком автомобиля при расчёте его энергетического баланса.
Максимальный пусковой ток. Этот параметр особенно важен при холодном запуске двигателя. Низкие температуры способствуют снижению эффективной ёмкости батареи и её возможности отдавать большие токи в стартёрном режиме. Одновременно растёт сопротивление замёрзшего двигателя проворачиванию коленчатого вала. Поэтому для регионов с холодным климатом и экстремальными зимними температурами следует обращать особое внимание именно на эту характеристику АКБ.

Рабочее напряжение аккумулятора. До появления современных кальциевых электродов этот параметр особой смысловой нагрузки не нёс. Все АКБ были одинаковыми, и напряжение автомобильного генератора было адаптировано на нужном им уровне. Сейчас новым батареям требуется чуть больший уровень бортовой сети. Разработчики автомобилей это учли, но возможна неизбежная путаница переходного периода. Страшного ничего не произойдёт, но старый аккумулятор на новом автомобиле будет перезаряжаться и выкипать, а в обратной ситуации возможен хронический недозаряд батареи. Вопрос может решить любой грамотный автоэлектрик.
Полярность и геометрия выходных клемм. При установке аккумулятора с иной полярностью (для легковых машин плюсовая клемма может находиться справа или слева с длинной стороны корпуса) может не хватить длины подводящих проводов или вообще установка станет невозможной. Это надо учитывать при покупке АКБ, как и совместимость самих клемм. Возможны разные варианты, клеммы могут быть коническими, цилиндрическими, толстыми, тонкими, выступать за пределы корпуса или быть в нём утоплены. Поскольку сейчас практически всегда аккумуляторы принято покупать с зачётом стоимости старого, то такие ситуации легко разрешаются в торговой организации.
Размеры корпуса. Немаловажный фактор, поскольку батарея должна быть надёжно закреплена на штатном месте. Возможны разные конструктивные особенности крепления, их надо учитывать. Это вопрос безопасности, следует помнить, что в аккумуляторе заключена немалая энергия и залит агрессивный раствор серной кислоты.

Принцип действия аккумулятора

В элементах батареи между сернокислотным электролитом и свинцовыми электродами непрерывно протекают электрохимические реакции. При разряде в результате обмена ионами часть кислоты превращается в воду, и плотность электролита падает. Зависимость плотности и уровня заряженности настолько точная, что зная исходное значение плотности можно определить степень заряда с помощью ареометра. На этом же принципе основано действие индикатора заряда, всем известного «зелёного глаза» на верхней крышке корпуса некоторых батарей. Хотя верить ему не стоит, это обычный цветной поплавок, которому не известны исходные характеристики электролита. Плотность изменяется не только от заряженности.

При заряде происходит обратный процесс, плотность растёт. Побочными явлениями будут увеличение температуры и выделение газов. В необслуживаемых АКБ предусмотрено растворение газа в электролите. Но в случае превышения штатных режимов, корпус герметичного аккумулятора может распереть внутренним давлением. А те же процессы в вентилируемых корпусах вызовут интенсивное кипение и испарение воды, недостаток которой потребует восполнения. Батареи со сниженным уровнем быстро сульфатируются и выходят из строя.

Бережное обращение с АКБ

Если помнить о наличии аккумулятора под капотом и уделять ему хотя бы минимум внимания, то он проработает значительно дольше, чем обделённая заботой батарея. В идеале стоит прочитать правила эксплуатации АКБ, но эти документы весьма пространные и мало кто на такое способен. Можно упомянуть самое важное, что стоит запомнить.

Аккумуляторы очень не любят глубокий разряд, особенно в холодное время года. Условия зарядки при коротких зимних поездках с холодным двигателем критические, а энергии при пусках забирается очень много. За этим надо следить и подзаряжать АКБ от внешнего источника. Просто подержать двигатель на холостых оборотах ничего не даст.
При длительных перерывах в вождении аккумулятор лучше подзарядить, а хранить автомобиль надо со снятой клеммой. В электросхеме машины масса потребителей, которые не отключаются после вынимания ключа.
Надо регулярно контролировать напряжение в сети автомобиля. При частично неисправном генераторе оно может быть заниженным или нестабильным, что постепенно разрядит аккумулятор. А при низкой плотности электролита и сильном морозе в батарее образуется лёд и восстановить её уже не получится.
Перезаряд тоже вреден, хотя в современном автомобиле такое можно устроить разве что умышленно. Не стоит пользоваться зарядными устройствами с неизвестным принципом действия. Как минимум, надо проконсультироваться у автоэлектрика.

Видео: Источники тока. Аккумулятор