Как устроен аккумулятор вашего автомобиля?

Устройство автомобильного аккумулятора 

Автомобильный аккумулятор или АКБ — обязательный элемент любой машины с двигателем на базе технологии внутреннего сгорания. Он отвечает за запуск ДВС, запитывает электронику автомобиля. Значительная емкость и возможность долго держать заряд — особенности данных батарей. Также они помещены в специальный корпус, рассчитанный под установку внутри машины. В нашей статье мы подробно рассказываем, каково устройство автомобильного аккумулятора и как он работает.

Назначение аккумулятора в автомобиле

АКБ — это довольно емкая батарея. Средняя емкость такого устройства — 55-60 А ч для легковых машин и 77-140 А ч для грузовых автомобилей. Для сравнения емкость аккумулятора телефона — примерно 2,4 А ч.

АКБ необходим, чтобы обеспечить запуск двигателя. Он в свою очередь заставляет работать генератор, от которого запитывается вся внутренняя электроника машины и заряжается АКБ. Но первый импульс дается именно с батареи. Также она может поддерживать работу бортовой сети, если генератор вышел из строя (в среднем ее хватает на 90-100 км пробега).

На некоторых моделях мотоциклов есть ДВС, но отсутствует аккумулятор. Запуск двигателя в этом случае выполняется за счет мускульной силы.

Устройство аккумулятора автомобиля

Принципиально устройство АКБ не изменялось с 19-го века, когда его изобрел Гастон Планте и доработал Камилл Фор. Некоторые элементы, конечно, обновлялись, но в основном все нововведения внешнего вида и качества деталей.

В состав стандартной автомобильной батареи входит 6 аккумуляторов поменьше, подключенных параллельно. Их называют банками. Одна банка может выдать напряжение в 2,1-2,2В. Общий показатель напряжения для всего устройства в итоге составляет до 13,2 В.

Корпус и крышка

Корпусом является, фактически, коробка, в которой размещаются все элементы пусковой батареи. В составе изделия используется кислота, корпус и крышка должны быть полностью к ней нейтральны. В основном они делаются из пластика. Это нужно учитывать при эксплуатации: изделия нельзя кидать, пинать, особенно на холоде, т. к. пластиковый корпус может треснуть, хотя он и достаточно надежный.

Крышка корпуса нужна для упрощения сборки. Она плотно прилегает к корпусу и, как правило, не снимается. В зависимости от бренда и традиций региона производства на корпусе и крышке могут наноситься разные обозначения, быть закреплена или отсутствовать ручка для переноса, размещаться назание бренда, инструкции и др. На некоторых моделях крышка имеет дренажную систему, которая отводит образующийся газ, на других есть горловины с пробками и так далее.

Пластины

Внутри банок АКБ имеются две пластины (они же электроды). Первая из них положительная (катод), другая — отрицательная (анод). Первая делается из диоксида свинца PbO₂, вторая из губчатого свинца Pb. Сейчас при изготовлении обеих пластин к свинцу добавляются разнообразные присадки, позволяющие продлить срок разрядки батареи. Долгое время это была сурьма, сейчас отдают предпочтение кальцию.

В гелевых аккумуляторах пластины делаются из чистого свинца.

Обе пластины, химически реагируя с электролитом, обеспечивают образование сульфата свинца PbSO₄. Но реакции проходят по-разному и за счет этого образуется электрический ток. В зависимости от того, заряжается ли или разряжается аккумулятор, на пластинах проходит либо восстановление диоксида свинца, либо увеличение количества металла. Поэтому анод и катод служат достаточно продолжительное время.

Электролит

Электролитом называют вещество, которое проводит электрический ток. Им может быть кислота, основание, большинство солей. Но, когда речь идет о том, из чего состоит аккумулятор машины, под электролитом обычно подразумевают стандартную смесь серной кислоты и дистиллированной (очищенной от любых других примесей) воды в соотношении 35:65.

Задача электролита — взаимодействовать со свинцовыми пластинами и за счет химической реакции создавать электроэнергию. Если электролита недостаточно, АКБ просто не будет работать в полной мере. Поэтому важно регулярно проверять уровень заполнения батареи.

Для измерения обычно берут прозрачную пластиковую или стеклянную трубку. Ее погружают в электролит, зажимая после этого один конец. Далее трубку достают и с помощью линейки измеряют, сколько раствора кислоты осталось внутри. Для нормальной работы АКБ необходимо, чтобы электролит закрывал пластины полностью, а над верхним уровнем их оставалось еще 15-20 мм жидкости.

Сепаратор

Две пластины с разной полярности при соприкосновении могут вызвать замыкание. Поэтому важно обеспечить их автономную работу. Для этой цели используются сепараторы. Они одновременно разделяют пластины и обеспечивают электролитическую проводимость. Другое название этой составной части автомобильной батареи — диэлектрическая прослойка.

Сепараторы могут быть изготовлены из разных материалов. Популярные материалы:

• резина и эбонит. Для повышения эффективности их перфорируют. Преимущество таких моделей в том, что они предотвращают сползание активной массы плюсовых пластин. Также они могут защитить сепараторы из других материалов;
• хлорвинил. Тоже перфорированные, имеют гофрированную поверхность. Особенность — высокая вязкость, устойчивость к высоким температурам;
• пористая резина (латекс, пульверизованная резина и др.). Продлевают срок службы отрицательных пластин. В зависимости от конечного состава могут иметь разные характеристики;
• стекловолокно. Они предотвращают выпадение активной массы пластины, поэтому располагаются непосредственно рядом с ней. Всегда используются вместе с сепараторами других типов.

В современных аккумуляторах, которые относятся к классу необслуживаемых, вместо обычных сепараторов может использоваться микроволокно.

Клеммы

Клемма — это элемент подключения аккумулятора к остальной электронике машины. Благодаря этой детали АКБ может соединяться со стартером, генератором и др. От качества клемм во многом зависит надежность контакта и стабильность работы ТС в разных условиях. Еще одна задача клемм — обеспечить простоту установки и изъятия батареи, ее замены без риска неправильной установки и (редко) короткого замыкания.

Основные типы аккумуляторных клемм:

• ножевые типа «мама»;
• винтовые;
• накидные. Могут иметь скобы с поперечным или продольным зажимом на винте, Ω-образные скобы.

Также существуют универсальные модели, которые подходят ко всем типам крепления.

Клеммы изготавливаются из свинца, латунно-бронзовой смеси, меди. Редко используются, но существуют модели из алюминия, цинка с дополнительным покрытием. Характеристики клемм во многом зависят от технологии их изготовления и используемых материалов. Поэтому рекомендуем тщательно выбирать эту деталь, прежде чем сменить ее на своей машине.

Пробки

Пробки в АКБ — это небольшие элементы, которые фиксируются в корпусе батареи, защищая внутренние ее части от грязи и пыли. Часто в пробках имеются вентиляционные отверстия. При зарядке их рекомендуется выкручивать, чтобы сбросить давление внутри устройства. Наиболее распространены два вида пробок: выступающие над поверхностью аккумулятора и утопленные в него. Последние обычно выкручивают специальной отверткой или монетой.

Мы перечислили выше все основные элементы, входящие в состав батареи для любой машины. От мощности и других характеристик внутреннее наполнение изделия не зависит. Другими словами, устройство АКБ автомобиля на 12 Вольт и с емкостью 55-60 А ч совпадает с тем, что вы найдете в батарее большей емкости.

Базовые принципы работы

Ток появляется за счет того, что между пластинами в составе аккумулятора и электролитом идет постоянная химическая реакция. Ниже на изображении — ее формула.

Вкратце процесс разрядки аккумулятора можно описать так:

• на катоде восстанавливается диоксид свинца;
• на аноде свинец проходит окисление;
• кислота реагирует с обоими металлами, выделяя водород;
• водород реагирует с кислородом с положительно заряженной пластины;
• образуется вода, плотность электролита снижается.

Зарядка проводит весь процесс в обратном порядке.

Важно! Работа АКБ состоит на циклах разрядки и зарядки. Нарушать цикличность нельзя: при глубоком разряде процесс может стать необратимым.

Характеристики и параметры аккумулятора

Зная, из чего состоит аккумулятор автомобиля, несложно определить его базовые параметры. Перечислим их:

• номинальная емкость. Значение определяет то количество энергии, которое доступно при полном заряде батареи согласно мнению производителя. Реальная емкость противопоставляется номинальной и может быть значительно меньше из-за особенностей работы аккумуляторов;
• пусковой ток. Измеряется в Амперах. Показывает величину тока, который протекает в стартере авто в момент пуска;
• полярность. Встречается прямая и обратная;
• материал корпуса, его форма (евро, азия). Материал часто можно определить по маркировке, например, Т означает, что корпус выполнен из термопластика, а Э — из эбонита;
• тип и размер клемм. Популярных всего три: Euro – Type 1, и Asia –Type и «под болт»;
• особенности крепления внутри автомобиля.

На технические параметры важно обращать внимание при покупке батареи. От многих характеристик зависит, подойдет изделие для вашей машины или нет.

Аккумуляторы будущего

Чем дальше происходит развитие техники и электроники, тем большей мощности нужны аккумуляторы. Поэтому сейчас ученые стараются разработать новые эффективные модели. К примеру, в будущем планируется создать самовосстанавливающиеся аккумуляторы на жидкокристаллических ионных электролитах или пьезоэлектрических сепараторах.

Также работа ученых идет в сторону замены редких металлов в составе стандартных батарей. Так, планируется использовать вместо кобальта никель. И есть немало исследований в сфере твердотельных батарей. Они безопаснее и удобнее, чем изделия с жидким электролитом. Пока удалось создать гелевые модели, но ученые на этом не собираются останавливаться.

Надеемся, нам удалось подробно расписать устройство аккумуляторной батареи, которая обычно используется в автомобиле. Знание этого поможет своевременно выявить проблемы в работе АКБ и снизить риски при вождении машины. Читайте другие наши статьи на сайте. А по вопросу подбора аккумулятора обращайтесь в наш интернет-магазин 1akb.by.

Адрес магазина аккумуляторов в Витебске : 
г. Витебск, ул. Проспект Строителей 12, корпус 1

телефоны : 
+375 (29) 615 71 17
+375 (44) 785 71 17
+375 (29) 275 71 17
+375 (25) 785 71 17
+375 (17) 282 80 10