Автомобильные аккумуляторы схема производства

Технологии производства автомобильных аккумуляторов

Существует несколько технологий производства автомобильных аккумуляторов.

Данный материал поможем Вам самостоятельно разобраться в существующих типах АКБ.

Если у Вас остались вопросы, или нужна помощь в подборе по параметрам, или марки и модели автомобиля, наши специалисты всегда рады помочь.

Звоните!

Сурьмянистая технология производства АКБ.

Технология производства автомобильных аккумуляторов, где для скрепления активного вещества используется сурьма. Легирование свинца сурьмой для повышения прочности позволило устанавливать аккумуляторы на автомобили, так как до этого свинец попросту вываливался из решеток электродов при тряске. Однако, существуют серьезные минусы данной технологии:

Наличие сурьмы в сплаве свинца приводит к началу электролиза воды уже при напряжении 12В и ЭДС (электродвижущей силы) 12,8 В. Электролиз — это ни что иное, как разложение воды на водород и кислород. Выделение кислорода ведет к интенсивному окислению положительных пластин. Как следствие, авто аккумуляторы, произведенные по сурьмянистой технологии, весьма недолговечны.

Самый важный минус, который чаще всего расстраивает автолюбителей — авто аккумуляторы, произведенные по сурьмянистой технологии, весьма требовательны к обслуживанию. Вода постоянно испаряется, необходимо постоянно следить за уровнем электролита и добавлять дистиллированную воду. Аккумулятор постоянно разряжается, необходимо постоянно проверять степень его заряженности и при необходимости подзаряжать.

При электролизе во время эксплуатации аккумулятора, кислород с водородом выделяются и тут же смешиваются друг с другом в газообразном состоянии, образуя гремучий газ, крайне взрывоопасный и вредный для здоровья человека.

Высокий саморазряд свинцово-кислотных аккумуляторов, произведенных по сурьмянистой технологии, не позволяет хранить авто аккумуляторы более месяца без подзарядки, а автомобиль с таким аккумулятором должен эксплуатироваться весьма интенсивно каждый день, чтобы успевать заряжать АКБ. Также есть существенные ограничения по установке дополнительного оборудования, потребляющего энергию.

Малосурьмянистая технология производства АКБ

Минусы сурьмянистых авто аккумуляторов были настолько велики, что подвигли разработчиков аккумуляторов на поиски решений, способных снизить количество необходиомй сурьмы в свинцовом сплаве. Благодаря усилиям немецких и других разработчиков авто аккумуляторов появилась Малосурьмянистая технология производства АКБ. Данная технология позволила добавлять в сплав свинца всего 2% сурьмы, укрепляя при этом структуру сплава другими более дорогими добавками. Авто аккумуляторы при этом стали гораздо более неприхотливыми в обслуживании, безопасными в эксплуатации, выносливыми и приспособленными к более длительному хранению.

Кальциевая технология производства АКБ

Производители всегда идут по пути усовершенствования процессов производства и внедрения новых технологий. Движущей силой этого прогресса являются две основные задачи любого производства: удешевление конечного продукта и при этом улучшение его потребительских свойств. Казалось бы, две взаимноисключающие задачи. Однако, кальциевая технология (вкупе с технологией просечки решеток из цельного листа проката) позволила решить эти две основные задачи. Благодаря тому, что пластины стали делать из свинцово-кальциевого сплава, АКБ стали абсолютно необслуживаемые (maintenance free), то есть не требующие доливки дистиллированной воды, так как кальций внутри сплава скрепляет структуру, исключая при этом электролиз и все минусы с ним связанные. Саморазряд в кальциевых батареях минимальный, то есть аккумулятор можно оставить на год в прохладном помещении в заряженном состоянии. Он практически не потеряет при этом эксплуатационных свойств, оставаясь без какого либо дополнительного обслуживания в течение этого периода. Но главный для производителя плюс данной технологии в том, что благодаря прочной структуре сплава, появилась возможность делать пластины гораздо тоньше обычных малосурьмянистых, и не отливать решетки пластин как раньше, а вырезать из цельного листа проката. Кальциевая технология производства авто аккумуляторов значительно снизила количество свинца внутри аккумулятора, но при этом весь свинец, что находится внутри, используется по максимуму. Себестоимость свинцово-кальциевого аккумулятора значительно ниже, такого же, но сделанного по другой технологии. Однако, у любой медали есть и оборотная сторона. Кальциевая технология принесла с собой и ряд минусов:

Кальциевые аккумуляторы не переносят глубокие разряды. То есть, покупая кальциевую АКБ, автолюбителю необходимо понимать, что есть достаточно большой риск ее глубоко разрядить и, как следствие, потерять. Ослабление натяжения ремня генератора; замыкание на корпус какой-либо электрики или электропроводящих материалов и деталей; забытые на ночь невыключенные энергопотребители; мощная сигнализация, охраняющая оставленную в течение недели или более автомашину; просто неинтенсивное использование автомобиля, тем более в зимнее время года. Эти и многие другие жизненные ситуации могут стать причиной выхода кальциевого аккумулятора из строя.

Второй немаловажный минус кальциевой технологии — короткий срок службы АКБ из-за малого количества свинца внутри. В кальциевых авто аккумуляторах нет запаса свинца, или другими словами дополнительной подушки. Пластины очень тонкие, но при этом весьма активные, использующие весь свой ресурс в процессе эксплуатации. Основную нагрузку при этом несут положительные пластины, их быстрый износ и является основной причиной быстрого выхода из строя кальциевых АКБ. Срок службы авто аккумулятора, сделанного по кальциевой технологии, не превышает 4-5 лет. А среднестатистическое значение этого показателя в нашей реальности вдвое ниже. Большинство кальциевых аккумуляторов служат своим владельцам не более 2-2,5 лет.

Гибридная технология производства АКБ

Добросовестные производители, дорожащие своим именем, традициями производства высококачественного и долговечного продукта, увидев минусы кальциевой технологии, так и не начали производить аккумуляторы по такой технологии. Они продолжили работу над созданием технологии, позволяющей взять все плюсы от предыдущих технологий и убрать все минусы предыдущих технологий. Конечно, на данном этапе во главу угла уже ставились иные задачи: не потерять преимущества низкой себестоимости и отсутствия электролиза кальциевой технологии, но избежать серьезных минусов кальциевых аккумуляторов. Немецкие разработчики создали и запатентовали технологию, назвав ее «Гибридная технология производства АКБ». Само название говорит о том, что в данной технологии собрано воедино всё лучшее из всех предыдущих технологий. Суть «Гибридной технологии производства АКБ» заключается в том, что все положительные пластины в гибридных АКБ производятся малосурьмянистыми. Решетка такой пластины отливается, а не высекается из цельного листа проката. При этом, такая решетка в два раза толще, чем кальциевая. На такую толстую решетку намазывается толстый слой активного вещества. Таким образом, положительные пластины в гибридных АКБ в два раза толще кальциевых, то есть они имеют достаточную подушку из свинца для долговечной работы. Благодаря этому срок службы гибридной АКБ увеличивается минимум вдвое. Такая АКБ значительно более выносливая к энергетическому «голоду» из-за неинтенсивной эксплуатации автомобиля или нехватки зарядного тока от генератора. Гибридный аккумулятор не боится глубоких разрядов, главное, чтобы он не находился в разряженном состоянии долгое время. Он абсолютно необслуживаемый, то есть при нормально работающем электрооборудовании автомобиля, в такой аккумулятор не требуется доливка дистиллированной воды. Однако в экстренных ситуациях всегда можно зарядить, долить воды, измерить плотность электролита, проверить все показатели такого аккумулятора. В гибридной АКБ на 25-30% больше свинца, чем в кальциевой, поэтому она дороже в производстве. Однако, потребитель платит не за воздух, а за реальный свинец внутри, за уверенность в том, что АКБ прослужит ему долгие годы не требуя постоянного ухода.

Технология производства AGM аккумуляторов.

Информация редактируется. Приносим свои извинения. Готовы помочь при обращении к нам.

Технология производства EFB аккумуляторов.

Информация редактируется. Приносим свои извинения. Готовы помочь при обращении к нам.

Источник

Устройство, схема и принцип работы автомобильного аккумулятора

В своей хозяйственной деятельности человек использует различные устройства, в составе которых работают аккумуляторы. Это касается бытовой техники, мобильных устройств, часов, автомобилей, электроинструмента и много чего ещё. Вне зависимости от того, в какой сфере используются аккумуляторные батареи, принцип работы у них одинаков. В процессе зарядки АКБ накапливает электрическую энергию, а затем отдаёт для питания устройства. На сегодняшний день имеется много видов аккумуляторных батарей, у каждого из которых есть свои особенности в устройстве и функционировании. В этой статье мы поговорим про устройство автомобильного аккумулятора и его конструкцию.

Назначение АКБ в автомобиле

Аккумулятор представляет собой один из ключевых элементов авто. Работая в бортовой сети автомобиля в связке генератором, он является источником электрического тока. Основные функции аккумуляторной батареи заключаются в следующем:

• Обеспечение пуска мотора. Аккумулятор подаёт питание на стартер в момент запуска;
• Обеспечение питания потребителей в сети автомобиля, когда мотор заглушён;
• Обеспечивает питание во время поездки, если генератор перегружен.

Напряжение аккумуляторных батарей для легковых автомобилей составляет 12 вольт. Ёмкость может лежать в пределах 40─130 Ач. Пусковой ток 300─1300 ампер. Значения справедливы для АКБ легковых машин и лёгкого коммерческого транспорта.

На грузовые авто и специальную технику могут устанавливаться батареи с напряжением 24 вольта. На мотоциклетной технике используются модели номиналом 6 вольт.

К аккумулятору для автомобиля обычно предъявляют следующие требования:

• небольшой саморазряд;
• высокий пусковой ток;
• компактные габариты;
• отсутствие или минимум обслуживания.

Устройство аккумулятора автомобиля

Из чего состоит аккумулятор автомобиля

В подавляющем большинстве легковых автомобилей работают свинцово-кислотные батареи с жидким электролитом (WET). Их устройство и конструкция постоянно дорабатывается и совершенствуется. Кроме того, ведутся разработки новых типов автомобильных аккумуляторов. Ниже представлена схема автомобильного аккумулятора.

Из чего состоит аккумулятор автомобиля

Для того чтобы предотвратить замыкание электродов разной полярности, они помещены в полиэтиленовые сепараторы. Электроды выполнены из свинца с различными легирующими добавками. Устройство современных АКБ часто подразумевает наличие электродов из сплава свинца с кальцием. Это позволяет снизить саморазряд и расход воды. Примером могут служить необслуживаемые аккумуляторные батареи для автомобиля.

Вообще, можно выделить следующие актуальные разновидности WET аккумуляторов:

• Малосурьмянистые (малообслуживаемые). Положительные и отрицательные электроды выполнены из сплава свинца с сурьмой (до 6%);
• Кальциевые (необслуживаемые). Электроды выполнены из сплава свинца с кальцием;
• Гибридные. Отрицательный электрод выполняется из свинца, легированного кальцием, а положительный ─ сурьмой.

В современном производстве при выпуске положительных электродов применяют несколько методов:

• Power Frame. Это наиболее современная технология. В этом случае решётка электрода выполняется с опорной рамкой и внутренними направляющими. В результате повышается жёсткость конструкции;
• Power Pass. Эта технология подразумевает наличие вертикальных направляющий к «уху» электрода;
• Chess Plate. В этом случае направляющие располагаются в шахматном порядке.

На решётки электродов наносится обмазка или активная масса для увеличения поверхности взаимодействия с электролитом. Для положительных пластин используется диоксид свинца, а для отрицательных ─ губчатый свинец.

Устройство аккумулятора подразумевает погружение электродов в электролит. Это раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Главной характеристикой электролита является его плотность. Эта величина изменяется в зависимости от степени заряда. Плотность максимальна на полностью заряженной АКБ и минимальна на разряженной.

Особенности конструкции разных видов автомобильных аккумуляторов

Кроме аккумуляторов WET с жидким электролитом, есть и другие виды свинцово-кислотных аккумуляторов. Это батареи AGM и GEL. Их устройство предусматривает наличие кислотного электролита в связанном состоянии. Часто эти батареи обобщённо называют гелевыми, но это не совсем так. В AGM аккумуляторах электролитом пропитан материал из стекловолокна, который прилегает к свинцовым пластинам. На изображении ниже можно посмотреть устройство AGM аккумулятора.

Схема AGM батареи

Популярность AGM растёт благодаря появлению автомобилей с системами старт-стоп и рекуперации энергии торможения. Требования к АКБ возрастают. От них требуется более высокий ток прокрутки, устойчивость к глубоким разрядам, длительный срок службы. Аккумуляторы AGM (расшифровывается, как Absorbed Glass Material) удовлетворяют требованиям современных автомобилей с большим количеством электроники на борту.

В продаже также можно встретить аккумуляторные батареи EFB или Enhanced Flooded Battery. По устройству эти АКБ можно отнести к WET батареям. Но в реальности они занимают промежуточную ступень между обычными WET и AGM аккумуляторами. В них залит жидкий кислотный электролит, а электроды имеют покрытие из микроволокна. Это обеспечивает большую аккумуляцию энергии, повышение токоотдачи и устойчивость к частым циклам заряд-разряд. Производители также рекомендуют использовать их в автомобилях с системами старт-стоп. Пока EFB и AGM не стали массовыми из-за высокой стоимости. Поэтому в большинстве машин используются аккумуляторы типа WET.

Стоит отметить, что при заряде АКБ идёт выделение газов. Поэтому корпуса аккумуляторов имеют систему отведения газов. Чтобы батарея оставалась герметичной используются предохранительные клапаны. Такие клапаны могут быть встроены в пробки. Их устройство позволяет им открываться при увеличении давления выше определённого предела.

Есть батареи, устройство которых предусматривает наличие пламегасителей. Эти приспособления обеспечивают отсекание пламени от внутреннего пространства аккумулятора при воспламенении газов. По своей конструкции пламегасители являются мембранами.
Аккумулятор подключается к автомобилю с помощью выводов из свинца. Положительного и отрицательного. Они выполняются разной толщины и маркируются соответствующим образом, чтобы не допустить ошибку при подключении.

Выводы автомобильного аккумулятора

Устройство необслуживаемых батарей предусматривает наличие индикатором заряда. Его ещё называют гидрометром или просто «глазком». Подробнее об индикаторе заряда автомобильной АКБ читайте в статье по ссылке.

Крепление аккумулятора в подкапотном пространстве выполняется двумя основными способами:

• скобой за выступ корпуса АКБ. Такое крепление используется для аккумуляторов европейского типоразмера;
• при помощи рамки. Применяется в случае с батареями азиатского типоразмера.

Есть ещё АКБ американского типоразмера с боковым креплением клемм, но в нашей стране они практически не используются. Подробнее о типоразмерах и весе аккумуляторных батарей.

Принцип работы аккумулятора в автомобиле

Теперь, когда вы знаете, как устроен автомобильный аккумулятор, поговорим о процессах в нём. Процессы, происходящие в свинцово-кислотном аккумуляторе, можно описать следующими реакциями:

Заряд описывается реакцией слева направо, а разряд ─ справа налево.

Анод (положительный электрод):

PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e− -> PbSO4 + 2H2O

Катод (отрицательный электрод):

Pb + SO42- − 2e− ->PbSO4

При включении потребителей электрического тока начинается разряд АКБ. При этом диоксид свинца на положительных пластинах и губчатый свинец на отрицательных вступают в реакцию с серной кислотой. В результате выделяется сульфат свинца и вода. По мере разрядки батареи плотность электролита снижается.

Когда аккумулятор заряжается вода из электролита и сульфат свинца на пластинах преобразуются в PbO2, Pb, H2SO4. Плотность электролита растёт по мере зарядки и доходит примерно до 1,29 гр/см3 при полном заряде. Процесс растворения сульфата свинца проходит не до конца. Поэтому идёт постоянный процесс сульфатации пластин АКБ.

Зарядка аккумулятора автомобиля

Зарядка аккумуляторной батареи осуществляется как от генератора при поездке, так и от сетевого зарядного устройства. На работу батареи влияет температура окружающей среды. При повышенной температуре увеличивается токоотдача и мощность, но растёт саморазряд и расход воды. При пониженных температурах замедляются химические процессы, снижается пусковой ток и разрядная ёмкость. Электролит в разряженном аккумуляторе на сильном морозе может замёрзнуть.

Саморазряд аккумулятора зависит от типа батареи, температуры ОС, легирующих добавок в сплаве пластин. Срок службы большинства автомобильных аккумуляторов составляет 3─5 лет и сильно зависит от условий эксплуатации и регулярного обслуживания.

Если вы выбираете себе новую АКБ, то можете прочитать статью про аккумулятор Варта.
Вернуться к содержанию

Основные характеристики автомобильного аккумулятора

В заключение стоит сказать об основных характеристиках аккумулятора для автомобиля. Среди них:

• ёмкость;
• напряжение;
• ток холодной прокрутки.

Иногда можно встретить понятие резервной ёмкости. Это значение представлено в минутах. К примеру, аккумулятор должен проработать 90 минут при токе разряда 25 ампер и при этом напряжение не должно упасть ниже 10,5 вольта. По-простому говоря, это время, которое аккумуляторная батарея будет обеспечивать свои функции, и подменять генератор.

Что касается напряжения, то на легковых автомобилях устанавливаются АКБ с номиналом 12 вольт без вариантов.

Величина тока холодной прокрутки показывает значение, отдаваемое АКБ при температуре минус 18 градусов Цельсия в течение 10 секунд. Напряжение на аккумуляторе не должно упасть ниже 7,5 вольта. То есть, ток прокрутки показывает, насколько резво и долго батарея сможет крутить стартер в мороз.

Источник