Академия EXIDE- все что нужно знать про автомобильные аккумуляторы.

Поделиться с друзьями:

Основная миссия корпорации "EXIDE"-

"Создавать и развивать будущих лидеров в аккумуляторной отрасли."

В данной рубрике мы поможем Вам разобраться с предназначением автомобильного аккумулятора,его конструкции и типах, параметрах. Расскажем Вам как производить диагностику стартерного аккумулятора, диагностику системы запуска и заряда, как производить зарядку автомобильного аккумулятора,замену.

Copyrights: EXIDE TECHNOLOGIES.  Все права защищены.

1. Стартерный аккумулятор-задачи и требования.

Стартерный аккумулятор в транспортном средстве является главным хранилищем электрической энергии.

Его задачи можно описать следующим образом:

  • обеспечение стартера [двигателя] электрической энергией,
  • покрытие дефицита между производством и потреблением в случае недостаточного питания энергией от генератора,
  • уменьшение количества перепадов напряжения в бортовой сети для защиты чувствительных электрических конструктивных элементов.

Если для старых транспортных средств требования были довольно невысокие, то для современных транспортных средств,требования,предъявляемые к стартерному аккумулятору становятся все выше. Наибольшей нагрузкой сейчас является не запуск двигателя и питание нескольких электрических приборов [осветительного оборудования,стеклоочистителей,обогрева и радио] во время эксплуатации транспортного средства, а внедрение все более сложных бортовых приборов,более удобных систем. Введеная в последнее время система Сарт-Стоп [Start-Stop], которая поддерживает энергию при временном недостатке тоже требует энергии,теперь также поддерживает энергию при временном недостатке питания от генератора или даже в случае полной остановки двигателя. Кроме того, всё чаще механические конструктивные элементы заменены электрическими,как,например,в системе рулевого управления.Это влечет за собой, помимо равномерной нагрузки,увеличение динамической нагрузки аккмулятора. Так как в процессе включения этих систем могут возникать кратковременные скачки напряжения и связанные с этим большие токи.

Кроме того,ток покоя,который следует обеспечить,иногда целыми днями и неделями, в результате все большего числа устройств управления,работающих в режиме ожидания[центральная блокировка дверей,иммобилайзер или противоугонная сигнализация],достигает иногда нескольких десятков миллиампер. Наиболее современные технологии представленны в аккумуляторах серии DETA AGM Start-Stop и  DETA Senator 3 Carbon Boost

Сумма всех этих требований делает понятным тот факт, что производители аккумуляторов всю свою энергию вкладывают в обеспечение оптимальных свойств аккмумулятора. Так же производители транспортных средств ввели электронные датчики, работающие с аккумулятором, чтобы иметь возможность оценить работоспособность аккумулятора, а также количество накопленной в аккумуляторе энергии и соответствующим образом отрегулировать настройку генератора.

Потребление тока от стартерного аккумулятора.

Потребление тока от стартерного аккумулятора устанавливается в очень разных величинах. Так например, стартер, имеет наибольшее энергопотребление,даже когда он включен только на короткое время[легковой автомобильс бензиновым двигателем 0,7-2,0 kW,легковой автомобиль с дизельным двигателем 1,4-2,6 kW,грузовой автомобиль 2,3-9,0 kW ].

Если принять во внимание всю комплексную нагрузку в транспортном средстве, то быстро становится ясно, что например, в случае остановки двигателя ток покоя составляет до 100 мА. Во время работы двигателя и в случае медленной езды необходимо иногда от 20-70 А от аккумулятора, а процесс запуска требует около 300 А в течение 0,3-3 секунд. В случае очень низких температур это время и потребность в электроэнергии заметно вышы. Для таких целей наиболее оптимально подходят аккумуляторы с наибольшими пусковыми характеристиками, например такие, как  A-mega (Украина) или Westa (Украина)

Copyrights: EXIDE TECHNOLOGIES.  Все права защищены.

2. Основная конструкция стартерных аккумуляторов.

Базовая конструкция стартерных аккумуляторов уже более ста лет одинакова. Только число элементов питания и внешний вид могут меняться [аккумуляторы бывают 6 V,12V,24 V и конструкция пластин спиральная или плоская]. Отдельные элементы питания стартерного аккумулятора соединены последовательно и размещены в корпусе [блоке], в котором каждый элемент питания отделен друг от друга. В случае стартерного аккумулятора 12 V, это шесть элементов, соединенных последовательно. Отдельные элементы питания, в свою очередь,состоят из набора пластин. Они содержат по одному набору пластин положительных и отрицательных, а также микропористый материал [сепараторы], плюсовые выводы, соеденитель элементов и соеденитель пластин. Блок закрыт, так называемой, крышкой методом сварки. В аккумуляторах старшего поколения и некоторых современных моделях, особенно отечественного производства[Westa,Forse.A-mega,Box и другие]  , каждый элемент питания имеет пробку,которая служит для технического обслуживания и отвода газов, образующихся при интенсивной зарядке.

Стандартом сегодня,однако,уже является,не требующая обслуживания констркукция аккумулятора. Не смотря на это, эти аккумуляторы имеют еще отверстия,так называемые отверстия дегазации. Они служат для отвода образующихся при зарядке газов.

 

  Картинки по запросу фотография автомобильного аккумулятора в разрезе

Конструкция стартерного аккумулятора в разрезе.

Блок.

Блок является корпусом аккумулятора и изготовлен из кислотоустойчивого и изолирующего материала (полипропилена). Чтобы закрепить аккумулятор в транспортном средстве, в нескольких вариантах в нижней части корпуса размещены крепежные планки (нижний борт). Отдельные элементы питания разделены перегородками. Блок закрыт крышкой, состоящей из накладки и основной крышки.

Набор пластин. 

Набор пластин (элемент питания) состоит из параллельно соединенных пластин отрицательных и положительных. Пластины-это решетки из свинца, на которые нанесена активная масса. По разным причинам (жидкотекучесть,обрабатываемость,механические свойства,коррозионная стойкость) свинец решеток является сплавом. Сплавы свинца могут состоять из различных коппонентов. В зависимости от вида  аккумулятора, решетки могут быть изготовлены преимущественно стандартными методами (литье, штамповка).

1. Метод - Литые решетки

Литые решетки позволяют улучшить сцепление пасты с поверхностью за счет ее однородной шероховатости, а также выделяются четкой литой кромкой по всему периметру элемента, что позволяет предотвратить короткие замыкания и повреждения сепаратора. 

 

2. Метод - Штамповка решетки

Процессы непрерывного приготовления свинцового сплава специального химического состава с последующей симметричной кристаллизацией широкополосного сляба. А также, многоступенчатым глубоким прокатом, немедленной штамповкой структуры токоотвода и намоткой непрерывной решетки на бобины. Данный способ производства решеток обеспечивает существенное повышение коррозионной и механической прочности решеток при снижении расхода свинцового сплава.

Между отдельными пластинами встроены также сепараторы. Площадь и количество этих пластин определяется ёмкостью элементов питания. В зависимости от применения толщина пластин может быть в диапазоне между 1 и 3 мм. Посредством литья из сплавов свинца мостиков, пластины (набор пластин) соединяются, а на крайних наборах имеются дополнительно отлитые выводящие штыри, которые на заключительном этапе после сварки с втулками в крышке образуют полюсные выводы. Каждый набор пластин содержит обычно на одну отрицательную пластину больше, чем положительных пластин. Наборы пластин соединены в ряд сварным швом в отверстиях перегородок.

Активная масса.

Активная масса наносится на пластины решетки (пастированием). При зарядке и разрядке аккумулятора в ней происходят химичиские процессы. Благодаря тому, что масса эта пористая, она создает большую внутреннюю активную поверхность. Так например, отрицательные пластиы аккумулятора ёмкостью 100 ампер-часов имеют внутреннюю площадь около 2000 м2, а положительные пластины до 3000 м2. Активная масса положительной пластины содержит пористый оксид свинца ( PbO2 коричневато-оранжевого цвета), а активная масса отрицательной пластины - чистый свинец (Pb металлического серо-зеленого цвета) в виде "губчатого свинца", из этого следует, что мы имеем дело с чистым свинцом в также сильнопористом виде. Активная масса выполняется из оксида свинца с добавлением воды, разведенной серной кислоты и других добавок и волокон из пластмассы тестоватой массы, а затем втирается в свинцовые решетки, где она потом затвердевает. При следующем "формировании", которое обеспечивает электрохимическое преобразование массы при первой зарядке, сформируется активная масса готовой теперь пластины. Формирование осуществляется исключительно у производителя аккумуляторов.

Сепаратор.

Поскольку стартерный аккумулятор в транспортном средстве должен быть по возможности небольшой и не слишком тяжелый, положительные пластины и отрицательные пластины расположены очень близко друг к другу (расстояние может составлять от 0,8 до 1,5 мм). Однако пластины не могут и не должны соприкасаться (например в случак удара или тряски), как как в противном случае возникло бы короткое замыкание между пластинами аккумулятора и он был бы испорчен. Пластины устанавливаются на ребро в нижней части блока (корпуса аккумулятора) и кроме того, они изолированы сепараторами, которве устанавливаются между пластинами. В современной технологии производства используются так называемые конверные сепараторы, в которые потом вставляется каждый раз по одной пластине. Благодаря этому частично не используются ребра в нижней части блока. В качестве материала для сепараторов применяется пористая, устойчивая к окислению и кислотостойкая полиэтиленовая пленка. Это необходимо,поскольку не может быть нарушено движение илнов в электролите. Точно также должны быть остановлены возможные мелкие свинцовые нити, чтобы предотвратить короткое замыкание.

Межэлементный соеденитель.

В аккумуляторе все элементы соединены между собой межэлементным соединением.Это нужно для обеспечения последовательного соединения отдельных элементов. В высококачественных аккумуляторах используются прямые межэлементные соединители. Преимущество этого в том, что внутреннее сопротивление и вес аккумулятора меньше.

Полюсный вывод и клеммы аккумулятора.

Выводящие штыри, после сварки с втулками, в крышке образуют полюсные выводы (положительный и отрицательный). Оба полюсных вывода образуют соединение между аккумулятором и бортовой сетью транспортного средства. Они выполнены из сплава свинца в орме конуса что дает преимущество плотной посадки клемм аккумулятора и хорошего с ним контакта. Кроме того, оба полюсных вывода имеют разный диаметр (отрицательный полюс всегда меньше) для того, чтобы исключить возможность ошибочной замены.

Полюсные выводы имеют следующие размеры:

положительный вывод (плюс) может быть со стандартными клеммами 19,5 мм или тонкими клеммами 14,7 мм

отрицательный вывод (минус) может быть со стандартными клеммами 17,9 мм или тонкими клеммами 13,0 мм

Copyrights: EXIDE TECHNOLOGIES.  Все права защищены. 

 

3. Типы аккумуляторов.

Стартерный аккумулятор в механическом транспортном средстве был значительно усовершенствован со времени его изобретения в 1859 году известным французким инжинером Г.Планте. Базовая конструкция остается приблизительно такой же, однако технология производства частично изменилась.

 Традиционный аккумулятор - сплав свинца и сурьмы (Pb+Sb)

Первоначальный, стандартный аккумулятор с жидким электролитом больше не используется в современных транспортных средствах. Есть на это несколько причин:

  • Во-первых,эти аккумуляторы требуют технического обслуживания,это означает,что уровень электролита должен регулярно проверяться и пополняться. Однако можно выполнить это только дистиллированной водой. Причиной этого является то, что в обычной воде содержатся соли. В результате смешивания серной кислоты и соленой воды воды образуется газообразный хлор. Так же работают другие компоненты воды (хлор,кальций,магний) нарушая химические процессы в аккумуляторе.
  • Следующей их особенностью является то, что напряжение газообразования (напряжение,при котором происходит процесс газообразования) ниже,чем в других типах аккумуляторов. Поскольку современные транспортные средства, благодаря рекуперации энергии и широкому диапазону регулировки генератора,заряжают аккумулятор высшими напряжениями, а в случае системы    Start-Stop требуется более высокая циклическая устойчивость (из-за частой зарядки и разрядки аккумулятора), он не может быть здесь использован. 

В этих аккумуляторах отдельные пластины расположены на ножках, которые являются для них опорой в блоке аккумулятора. Благодаря этому под пластинами возникает пространство, которое служит для приема мелких  массы. Сепараторы здесь расположены только между пластинами, а не вокруг пластин, что приводит к осаждению частиц свинца на дно корпуса. Этот электропроводящий свинцовый шлам возникает в процессе эксплуатации аккумулятора, и если бы он не мог скапливаться под пластинами, это привело бы к короткому замыканию между отдельными пластинами.

Сплав решеток пластин этого типа аккумуляторов является сплавом свинца с сурьмой.

Традиционный, требующий ограниченного обслуживания- сплав свинца с кальцием + сплав свинца               с сурьмой ( PbCa/PbSb).

Традиционные аккумуляторы, требующие ограниченного обслуживания являются улучшенными стандартными аккумуляторами с жидким электролитом. В них изменен состав электролита и сплавы пластин решетки (содержание сурьмы <3.5%), так что эти аккумуляторы уже не образуют газы так быстро. Часто они выполнены как гибридные аккумуляторы (такие, как линейка аккумуляторов A-mega),это значит, что отрицательные пластины имеют один сплав, а положительные пластины совсем другой. Корпус имеет пробки элементов питания, однако они часто скрыты под наклейкой либо дополнительной крышкой корпуса. Корпус оснащен лабиринтной крышкой блока с центральным отводом газов.

Кроме того, часто используются конвертные сепараторы, через которые отделенные частицы активной массы могут опадать на дно конверта, и благодаря этому не могут уже привести к короткому замыканию. Не применяются здесь опоры для пластин на дне блока, что позволяет максимально использовать пространство. Благодаря этому можно увеличить площадь пластин и аккумулятор может дать больший пусковой ток (ток холодной прокрутки).

Основное преимущество гибридных аккумуляторов в том, что они  не разряжаются ниже критической отметки благодаря использованию бивалентных металлов в сплавах. Гибридные АКБ отличаются от прочих и тем, что решетки положительных электродов отливаются из легированного селеном низкосурьмянистого свинца, а решетки отрицательных – из легированного кальцием свинцового сплава. 

На сегодняшний день лидером производства аккумуляторов с гибридной технологией (Innovative Hybrid Technology) является завод "Мегатекс".  Его продукция широко известна во многих странах Европы. Аккумуляторы A-mega Premium и  Amega Ultra+ пользуются большим спросом среди отечественных автолюбителей.

Традиционный, не требующий технического обслуживания-сплав свинца с кальцием + сплав свинца              с сурьмой ( PbCa/PbSb).

В аккумуляторах не требующих обслуживания, усовершенствован сплав решеток, так что эти аккумуляторы обладают большим сроком службы на длинные дистанции и являются более устойчивыми к перегрузке. Кроме того, соеденитель для соединения элементов питания в них коаксиально расположен, что обеспечивает равномерный захват, так что вы можете сформировать пластины, примерно на 30% тоньше, и кроме того, стабильнее. Благодаря конструктивному изменению можно установить больше пластин, что улучшает свойства запуска без потери качества.Кроме того, корпус настолько изменен, что над пластинами можно увеличить объем серной кислоты, из-за чего пластины всегда покрыты электролитом, что позволяет избегать коррозии. В крышке корпуса имеются лабиринтные каналы, которые заставляют возникающие газы сконденсироваться обратно в воду. Есть только два отверстия для дегазации, которые в случае слишком высокого давления в аккумуляторе позволяют газам выйти. Благодаря этим изменениям долив дистилированной воды не является необходимым.

Аккумулятор с технологией кальций-кальций (Ca/Ca).

Данная технология производсва стартерных аккумуляторов самая распостраненная на сегодняшний день среди большинства заводов производителей во всем мире. Некоторые производители автомобилей имеют систему зарядки (Smart Charge) которая работает с напряжением зарядки в диапазоне от 14,1-14,8 V. Кроме того, могут быть достигнуты также кратковременные пиковые напряжения до 16 V. Вследствие этого высокого напряжения зарядки здесь нельзя применять любой традиционный стартерный аккумулятор, потому что он может быть испорчен.

В современном аккумуляторе кальций-кальций изменен сплав решетки и ее структура медовых сот. Благодаря этим изменениям можно эксплуатировать этот тип аккумулятора также с более высокими токами заряда этих транспортных средств. Более того, из этого следует несколько преимуществ, как например уменьшение расхода воды примерно на 10% и тем самым увеличение срока службы аккумулятора; снижена также скорость саморазряда и повышена устойчивость к изменениям температуры, по отношению к традиционным аккумуляторам.

В настоящее время около 90% транспортных средств во всем мире, в которых используется традиционный аккумулятор, оснащены такой технологией. Наиболее яркий пример данной технологии используется в аккумуляторах DETA Senator 3 Carbon Boost, EXDE Premium, CENTRA Futura, FORSE Premium, WESTA Premium.

Гелевый аккумулятор.

 В гелевом аккумуляторе, благодаря добавке кремниевой кислоты,электролит связан и представляет собой гелевую массу. Поэтому гелиевые аккумуляторы определяются также как гелево-кремневые. Кроме того, корпус имеет более толстые стенки и полностью закрыт (встроен только предохранительный клапан). 

Эта технология имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционными аккумуляторами. Гелевый аккумулятор имеет преимущество в том, что может быть установлен в различных положениях и проливается (допустимый угол наклона:180о). Также эффективность рекомбинации (соединение производимого кислорода с водородом в воде) в гелевых аккумуляторах составляет >95%. Отрицательная часть активной массы в этих аккумуляторах намеренно увеличена, чтобы противодействовать производству водорода. Можно сказать, что отрицательный электрод благодаря этому постоянно находится в процессе заряда и, следовательно, водород не может производиться. В действительности, невозможно полностью полностью подавить образование водорода по причине электрохимической реакции и из-за неблагоприятных условий эксплуатации (например, высокого напряжения заряда и высоких температур). Кроме того, водород образуется в небольших количествах при коррозии положительной пластины. В результате полностью закрытого корпуса гелевого аккумулятора, выработанный кислород вызывает избыточное давление внутри элемента питания, что является абсолютно нормальным. Клапан, который сконструирован таким образом что предотвращает реверсию газа, регулирует давление. От определенного давления газа составляющего примерно 0,1 бар, он открывается на короткое время, чтобы мог выйти накопленный газ. Даже небольшое внутреннее давление может вызвать легкую выпуклость стен и крышки корпуса аккумулятора. Также в неиспользуемом аккумуляторе может возникнуть заметная впалость стенок корпуса и крышки. Оно может возникнуть в результате легкого саморазряда,охлаждения во время простоя и других химических реакций внутри элементов питания. 

Гелевые аккумуляторы являются более стойкими к циклам, чем традиционные аккумуляторы и имеют усовершенствованные возможности заряда после глубокого разряда. Это достигается благодаря добавлению фосфорной кислоты к смеси геля. Однако эти аккумуляторы имеют слабые пусковые свойства, не устойчивые к высоким тепрературам и,следовательно,могут быть использованы только в холодных местах установки (подальше от двигателя автомобиля). Такие аккумуляторы довольно дорогие и в продаже их не небольшое разнообразие типов.

Аккумулятор EFB.

 Дальнейшим улучшением традиционного аккумулятора является аккумулятор EFB (Enhanced Flooded Battery). Инновация заключается в том, что положительная пластина покрыта слоем так называемого "стекломата", благодаря чему активный материал получает дополнительную поддержку на пластине. Благодаря этому эти аккумуляторы более устойчивы к циклам и механическим нагрузкам (вибрации) по сравнению с традиционным аккумулятором. Эти аккумуляторы находят частое применение в транспортных средствах с технологией Start-Stop, а в четвертой генерации этой технологии, аккумуляторы EFB компании EXIDE, находят также применение там, где возникает функция регенеративного торможения (так называемая рекуперация).

Дальнейшие конструктивные изменеия это, прежде всего,утолщение отрицательных решеток,благодаря чему достигается более высокая коррозионная стойкость, впервую очередь при нагрузке большими токами. Кроме того,отрицательная масса,благодаря добавлению углерода изменяется так,что лучше осуществляется прием тока,а следовательно улучшается способность аккумулятора к зарядке. Также немного увеличен вес применяемого свинца, и в зависимости от производителя,принимаются меры для повышения качества положительной активной массы.

Важно, что в случае повреждения аккумулятора EFB их можно заменить только такими же.Это во-первых,потому что традиционный аккумулятор не выдерживает высоких токов заряда транспортного средства, а во-вторых,традиционный аккумулятор не может быть использован в транспортном средстве,в котором применяется система управления аккумулятором и система реауперации одновременно.

 Аккумулятор AGM.

 Для автомобилей с технологией Start-Stop и дополнительной функцией экономии энергии (рекуперации) требуется особенно высокая стойкость к циклам и небольшое газообразование. В случае рекуперации аккумулятор заряжен,правда,только на короткое время,но очень высоким зарядным напряженим.С этой целью,а такжев связи с еще более высокими требованиями,был разработан стартерный аккумулятор AGM (Absorbent Glass Mat) В этом типе аккумулятора электролитом пропитан заполнитель из стекловолокна,который находится между положительными и отрицательными пластинами вместо традиционных сепараторов.

Поэтому эти батареи называются также аккумуляторами AGM или аккумуляторами с рекомбинацией.Таким образом,не происходит в нем характерное для аккумуляторов с жидким электролитом расслоение электролита. Кроме того,благодаря специальным пробкам со встроенными клапанами сверхдавления,элементы питания газонепроницаемы. Благодаря этому предотвращается потеря воды в результате газообразования и значительно продлен срок службы аккумулятора,особенно в частично разряженном состоянии. Благодаря этому конструкционному улучшению аккумуляторы AGM-непроливаемые.

Для того,чтобы снизить отделения активной массы,сепараторы из стекловолокна прилипают каждый раз непосредственно к положительной пластине. В процессе производства они прижимаются с определенным поверхностным давлением к активной массе,благодаря этому данное свойство усиливается. Достигается в четыре раза большая циклическая производительность чем в традиционных стартерных аккумуляторах.

Благодаря высокой способности заряда аккумулятора AGM,можно использовать его также в транспортных средствах с рекуперацией энергии торможения (микро-гибридных). Кроме того,эта технология аккумулятора используется частично в транспортных средствах,которые имеют большое количество энергоемких приемников. Легко можно себе представить,что аккумулятор AGM используется в транспортных средствах без технологии  Start-Stop. Так же,как в гелевом аккумуляторе электролит является не "свободным",а связанным,поэтому внутренняя циркуляция в аккумуляторе минимизирует газообразование. Кислород,образующийся на положительном электроде,при помощи небольших газовых каналов,которые создаются в мате из стекловолокна,доставляется к отрицательному электроду и там снова впитывается.

Недостатком данной технологии является чувствительность к высоким температурам. А именно,воздействие на аккумулятор температур превышающих 60оС,может привести к газообразованию связанного в мате электролита,несмотря на газонепроницаемость клапанов в элементах питания. Возникающее в связи с этим давление газа уходит тогда через клапаны.

Из-за того,что аккумулятор AGM имеет примерно на треть меньше электролита,чем традиционный аккумулятор и его уровень не может быть пополнен,оказывается,что когда доходит до газообразования в аккумуляторе AGM,срок службы аккумулятора очень быстро снижается.

VRLA.

 Понятие VRLA, которое напечатано на многих аккумуляторах,часто ошибочно интерпретируется. Понятием этим охватываются аккумуляторы оптически полностью закрытые. Обозначение происходит от английского и обозначает: "Valve Regulated Lead Acid", что в переводе буквально значит аккумулятор"свинцово-кислотный регулируемый клапаном". На практике это означает,что аккумулятор не является полностью закрытым,а,возникающее избыточное давление выравнивается через встроенные клапанаы.

Copyrights: EXIDE TECHNOLOGIES.  Все права защищены.

Параметры аккумулятора.

Общие и некоторые существенные функциональные характеристики,методы и требуемые результаты испытаний,согласно действующего европейского законодательства и стандарта EN50342 для отдельных классов и типов стартерных аккумуляторов определяются на основании лабораторных условий. В связи с этим не имеют полной совместимости с возникающими в практике различными нагрузками аккумулятора. 

Номинальное напряжение.

Номинальное напряжение стартерного аккумулятора составляет 12 вольт (на практике напряжение разомкнутой цепи полностью заряженного аккумулятора должно составлять не менее 12,6 V), Это связано с тем,что номинальное напряжение элемента питания было установлено согласно стандарту 2 V (каждое звено,независимо от размера и качества пластин,создает напряжение порядка 2,1 V).

Так как отдельные элементы питания в количестве шести в стартерных аккумуляторах соединены последовательно,умножается напряжение элемента питания в шесть раз и,следовательно,тем самым достигается номинальное напряжение 12 вольт (12,6V).

Ёмкость аккумулятора.

Электроэнергия подается преимущественно в ватт-часах(вт-ч) или киловатт-часах(квт-ч),энергия аккумулятора указывается однако в ампер-часах (Ah). Это связано с тем,что в случае последовательно соединенных элементов питания мкость постоянна. С другой стороны,энергия пропорциональна числу элементов питания и,следовательно,пропорциональна напряжению. Для примера,если аккумулятор 20 часов имел нагрузку 5 ампер,значит 5 А х 20 h,то ёмкость составляет 100 ампер-часов.

Ёмкость стартерного аккумулятора зависит в основном от количества активной массы (пастированной в решетку) и количества электролита (разбавленной серной уислоты).Однако,если необходима высокая мощность (например,в процессе запуска двигателя),то этого можно достигнуть благодаря большой внутренней поверхности (большое количество пластин и геометрической поверхности пластин).

Ёмкость кроме этого сильно зависит еще от следующих факторов:

  • срока службы аккумулятора,
  • плотности и температуры электролита,
  • степени расслоения электролита,
  • силы тока разряда,
  • пробега процесса разряда.

Наибольшее влияние имеет сила тока разряда.Например,из аккумулятора 44 Ач можно получать ток разряда 2,2 А до 20 часов без падения напряжения аккумулятора ниже 10,5 V. Если ток разряда будет увеличен,например,до 150 А (это соответствует среднему току стартера),то доступная ёмкость падает,примерно до 20 ампер-часов.Есть такое объяснение,что в случае малого тока разряда электрохимические процессы происходят медленно и до большой глубины в порах пластины,а кроме того,может использован также электролит,который находится за пределами пластин. В случае большого тока разряда электрохимические процессы происходят на поверхностях пластин в порах существующего там количества электролита.

Также важым фактором является температура.А именно,с увеличением температуры увеличиваются ёмкость и напряжение разряда. Это объясняется тем,что плотность электролита с повышением температуры уменьшается,а вследствие этого также уменьшается и внутреннее сопротивление аккумулятора. В случае падения температуры,это происходит с точностью до наоборот.Основанное на опыте правило относительно влияния температуры говорит,что на каждый 1оС снижения температуры ёмкость уменьшается примерно на 1%.

Номинальная ёмкость аккумулятора.

Номинальная ёмкость-это значение,определенное стандартом (EN 50342) и также определяется как значение "К20". Стандарт говорит,что напряжение аккумулятора при температуре 25оС при определенном токе разряда в течение 20 часов не может упасть ниже 10,5 V. Ток разряда,является при этом током,который присвоен номинальной ёмкости.Ток разряда можно определить путем деления числа ампер-часов на 20 ч.

Тем самым,номинальная ёмкость-это измерение,которое,согласно стандарту описывает возможную для хранения энергию аккумулятора.

Факторы влияния на номинальную ёмкость такие же,как на ёмкость,так как они соответствуют емкости,а номинальная ёмкость является только нормализованной ее величиной.

Исследование тока холодного запуска.

Электрическая энергия стартерного аккумулятора,которую кратковременно,в процессе запуска он может отдавать при очень низкой температуре,важнее чем ёмкость. Это определяется как ток холодного запуска и устанавливается по стандарту.Ток холодного запуска,так же как и ёмкость,зависит от количества пластин,расстояния пластин,материала сепараторов и активной массы. Чем больше площадь контакта между поверхностью активной массы и электролита,тем больше может быть кратковременное потребление тока.

Ток холодного запуска определяется на основе европейских и государственных стандартов.Эти стандарты определяются в лабораторных условиях,где устанавливают температуру примерно -18оС.

Применяются следующие стандарты:

  • DIN-  (Deutshe-Industrie-Norm-Немецкий стандарт).
  • SAE- (Society of Automotive Engineers-Американский стандарт).
  • IEC- (International Electrotechnical Commisission-старый Европейский стандарт).
  • EN- (Европейский стандарт).
  • EN2- (Европейский стандарт) расширенный стандарт EN.

Чаще всего ток холодного пуска указывается в Европейском стандарте EN для отечественных и европейских заводов производителей.

Внутреннее сопротивление.

Внутреннее сопротивление стартерного аккумулятора состоит из множества отдельных сопротивлений. А следовательно,необходимо учитывать внутреннее сопротивление соединенных деталей и отдельных элементов питания,а также и сопротивление,которое составляет поток ионов электролита.Основным компонентом является сопротивление контакта между электродами и электролитом. Поэтому внутреннее сопротивление аккумулятора складывается из последовательно соединенных отдельных сопротивлений.

Внутреннее сопротивление элемента питания уменьшается с увеличением размера и количества пластин.Из этого следует,что наряду с увеличивающейся емкостью элемента питания его внутреннее сопротивление уменьшается.Однако по мере разряда и при низких температурах внутреннее сопротивление растет,поскольку,в этом случае,электролит является более вязким.

Внутреннее сопротивление является поэтому величиной,характеризующей пусковые свойства транспортного средства.

Copyrights: EXIDE TECHNOLOGIES.  Все права защищены.

Диагностика стартерного аккумулятора.

Достоверная диагностика стартерного аккумулятора приносит часто большие проблемы. Неоднократно случалось, что аккуумлятор был признан бракованным,а после его замены транспортное средство через некоторое время опять было неисправно.Для того,чтобы избежать такой ложной диагностики,стоит ознакомиться с различными возможностями исследования стартерного аккумулятора.В зависимости от технологии аккумулятора она бывает очень разная.

Внешний осмотр аккумулятора.

Осмотр аккумулятора,так как и других систем транспортного средства,является первым шагом для его верной оценки.Измерения,такие например как,напряжение покоя,плотность электролита или исследование аккумулятора соответствующим тестером должны производиться только после осмотра (состояние корпуса на предмет механического повреждения,полюсных выводов и т.д.).

Проверка и корректировка уровня электролита.

Правильный уровень электролита является очень важным для долговечности аккумулятора.В случае слишком низкого уровня электролита,пластины в аккумуляторе не полностью покрыты электролитом,что может привести к коррозии пластин.В случае слишком высокого уровня электролита,может доходить до обусловленного температурой увеличения объёма жидкости и выливания кислоты. В этом случае необходимо электролит откачать.Однако,корректировку уровня электролита следует производить только в случае традиционных аккумуляторов,а не в случае аккумуляторов не требующих обслуживания (без доступа к банкам).В аккумуляторе с прозрачным корпусом уровень во время контроля можно определить снаружи,по специальным меткам на корпусе (min-max). Если корпус черный или отсутствует маркировка,следует выкрутить пробку.

Исследование аккумулятора.

Исследование аккумулятора имеет смысл только тогда,когда он является "стабильным", а следовательно,после простоя в течение 2-4 часов (после зарядки,после езды или после разрядки).Кроме того,новые аккумуляторы,которые еще не использовались,подходят для проверки только частично.В соотвествии с этим тестеры показывают разные результаты,в зависимости от конструкции пластин и плотности кислоты.Тестирование новых аккумуляторов является более сложной задачей и должно быть выполнено на основе требований стандарта EN50342. 

Исследование аккумулятора на основании плотности электролита.

Неисправность аккумулятора начинается,в основном,от неисправности одного элемента питания,вследствие чего остальные элементы питания будут перегружены. Таким образом,они также будут через некоторое время ослаблены и в конечном итоге испорчены. 

Самым простым способом контроля является контроль плотности электролита ареометром. Однако,это возможно только в случае традиционных (с доступом к банкам),не полностью закрытых аккумуляторов.Благодаря этому исследованию можно,среди прочего,распознать также расслоение электролита (плотность электролита,при этом в верхней части аккумулятора наименьшая).В целом,на основе плотности электролита можно сделать следующие выводы:

Плотность электролита Приблизительный уровень заряда
1,28-1,30 г/см3 100%
1,22-1,25 г/см3 75%
1,18-1,22 г/см3 50%
1,12-1,18 г/см3 25%
<1,1 г/см3 Почти полностью разряжен

Таблица зависимости между плотностью кислоты и состоянием заряда.

В случае всех других аккумуляторов возможность такого исследования не существует.Здесь необходимо применять другие исследования или использовать тестер аккумуляторов.Чаще всего производители траспортных средств советуют использовать для этого электронный тестер аккумуляторов.Благодаря этому имеется возможность многократного повторения исследования.

Исследование на основании напряжения покоя.

Одним из методов исследования является измерение напряжения покоя,для которого не нужно снимать аккумулятор.

Важно при этом,как уже ранее упоминалось,соблюдение предварительной остановки в течение минимум 2-х часов."Стабильный" аккумулятор показывает при полном заряде напряжение минимум 12,6 V. Для достаточного питания бортовой сети напряжение не должно падать ниже 12,53 V (состояние примерно 85% заряда).Если напряжение ниже 10,7 V,аккумулятор почти разряжен,и затем после следующей полной зарядки уже не может достичь своей полной ёмкости. Этот метод исследования дает только наполовину полезные результаты,в случае если аккумулятор не стал "высокоомным". Аккумулятор с высоким сопротивлением распознается по тому,что при зарядке он становится очень быстро "полный",но потом,даже в случае получения малых токов,напряжение сразу обратно падает.

Напряжение покоя Уровень заряда
12,7 V  100%
12,4 V 75%
12,2 V 50%
12,0 V 25%
11,9 V 0,0%

Таблица зависимости напряжения разомкнутой цепи и состоянием заряда.

Исследование на основании падения напряжения и выделяемого тока.

Падение напряжения и отдавемый ток аккумуляторов в процессе запуска является еще одним методом проверки аккумулятора.Здесь можно измерить осцилографом падение напряжения и потребляемый ток стартера. Падение напряжения при первом запуске двигателя может составлять до 7,5 V,при дальнейших процессах запуска должны быть указаны напряжения в диапазоне от 8,9-9,9 V. Падение напряжения также зависит от температуры электролита.

Для этого метода проверки необходимо не запускать двигатель и не проводить исследования на "заблокированном двигателе" (например,при включенной передаче).

Исследование и замена стартерного аккумулятора при помощи тестера аккумуляторов.

Стартерный аккумулятор очень удобно проверять тестером аккумуляторов, а полученный результат содержит много информации.Однако здесь скрыта разница в деталях. Для получения пользы от проведенного исследования очень важным является правильный выбор стандарта исследования.Если нет в распоряжении соответствующих данных,исследование не имеет смысла.В таких случаях путем исследования системы стартера возможна также общая оценка состояния аккумулятора. Чем меньше падение напряжения при пуске,тем более стабилен аккумулятор.

Наиболее точным тестом для аккумуляторов является тест,проведенный при помощи нагрузочного прибора (нагрузочной вилки). Нагрузку подбираем по умолчанию: нагрузка в размере 3 кратной ёмкости аккумулятора.Например,нагрузка для аккумулятора ёмкостью 60 А/ч будет равна 3х60=180 А.При такой нагрузке (в течение 10 секунд) напряжение в аккумуляторе не должно понизиться ниже 10 V и быть постоянным,и даже возрасти через некоторое время ( естественно,это касается заряженных кальцевых батарей с напряжением в состоянии покоя от 12,6 до 12,9 V).При большей нагрузке или если аккумулятор не заряжен,напряжение может понизиться до 9,5 V,но останется постоянным.После такой проверки напряжение состояния покоя должно вернуться на исходные позиции (12,5-12,7 V). Если аккумулятор выдержит несколько таких испытаний,то можно сказать,что он хорошего качества.

Copyrights: EXIDE TECHNOLOGIES.  Все права защищены.

Поделиться с друзьями:

Заказать Обратный звонок!