Автомобильная аккумуляторная батарея (АКБ) — это обратимый (многократно заряжаемый) химический источник электрического тока, состоящий из шести отдельных кислотно-свинцовых аккумуляторов, электрически соединенных последовательно и конструктивно скомпонованных в единый моноблок.
Автомобильная аккумуляторная батарея, АКБ, обслуживаемая, малообслуживаемая, необслуживаемая, монолитная, устройство и особенности конструкции.
Сразу заметим. Из всех электротехнических устройств современного высоконадежного и долговечного легкового автомобиля аккумуляторная батарея — самое ненадежное и недолговечное. Низкая надежность наиболее отчетливо проявляется зимой при попытке запустить промерзший двигатель в те дни, когда температура воздуха не превышает –30°С.
К сожалению, двигатель может и не завестись. Виной тому, как правило, автомобильная аккумуляторная батарея. Недолговечность всем хорошо известна. Любой самый современный автомобильный аккумулятор работает не более трех-пяти лет.
По конструктивному исполнению стартерные АКБ подразделяют на:
— Обслуживаемые.
— Малообслуживаемые.
— Необслуживаемые.
— Монолитные.
Автомобильная аккумуляторная батарея в повседневной речи чаще называется автомобильным аккумулятором. В научно-технической литературе под термином «аккумулятор» принято понимать один отдельно взятый аккумуляторный элемент, входящий в состав батареи. Внешние отличительные признаки указанных четырех типов батарей следующие.
Обслуживаемая автомобильная аккумуляторная батарея.
Имеет корпусной моноблок из черного эбонита, разделенный на несколько отдельных аккумуляторных банок. В каждую банку помещается один аккумуляторный элемент (аккумулятор) борнами (токовыми выводами) вверх. Каждый аккумулятор накрывается защитной пластмассовой пластиной с двумя отверстиями под борны и с одним центральным резьбовым отверстием под пробку для заливки электролита.
Поверх пластины аккумулятор заливается разогретой до текучего состояния термопластичной массой, например битумной мастикой. Выступающие вверх токовые выводы (борны) соединяются наружными свинцовыми перемычками, которые припаиваются к борнам. Соединения выполняются так, чтобы все аккумуляторы оказались соединенными последовательно. На краевые борны напаиваются полюсные выводы (свинцовые выходные клеммы) батареи, которые имеют конусную форму и разные диаметры у вершины и основания.
Конструкция обслуживаемой АКБ позволяет проводить проверку технического состояния каждого аккумулятора в отдельности (по плотности электролита и разрядному току на контрольную вилку) и в случае его выхода из строя заменять на новый аккумуляторный элемент.
К основным недостаткам обслуживаемой АКБ относятся:
— Большие габариты и вес. В основном из-за применения тяжелого и массивного эбонитового корпуса.
— Повышенное омическое сопротивление батареи. В том числе из-за наличия протяженных наружных соединений.
— Вероятность саморазряда по грязевым мостикам на наружных соединениях.
— Наличие возможности протечек и испарения электролита через пробки.
Малообслуживаемая автомобильная аккумуляторная батарея.
Такая автомобильная аккумуляторная батарея собирается в полупрозрачном пластмассовом корпусном моноблоке (из полипропиленовой или полиэтиленовой термопластмассы) с применением внутренних соединений между отдельными аккумуляторами под общей герметичной крышкой. Это уменьшает габариты и вес АКБ, а также исключает случайный саморазряд по внешним грязевым мостикам.
Каждый аккумулятор имеет отдельную заливную пробку. Это позволяет контролировать его состояние по плотности и уровню электролита. Внутреннее сопротивление меньше, чем у обслуживаемых АКБ. Главный недостаток малообслуживаемой АКБ — невозможность измерить напряжение на каждом аккумуляторном элементе в отдельности и исключительная трудоемкость при его замене на новый аккумулятор.
Необслуживаемая автомобильная аккумуляторная батарея.
Принципиально отличается от малообслуживаемой отсутствием пробок для заливки электролита и наличием на корпусе индикатора заряженности. Имеется и вентиляционный клапан. Батарея заправляется электролитом на заводе-изготовителе. Внутренние соединения выполняются через стенки аккумуляторных банок. Необслуживаемая АКБ считается неремонтопригодной. Основное преимущество — повышение эксплуатационной надежности из-за исключения потребности в доливке и контроле за уровнем электролита и, как следствие, более длительный срок службы.
Монолитная автомобильная аккумуляторная батарея.
Это новый тип автомобильной аккумуляторной батареи, созданный с применением ленточных электродов, которые после сборки аккумуляторных элементов и пропитки электролитом сворачиваются в трубки. Основные внешние отличия — аккумуляторы имеют цилиндрическую форму и внешние соединения с обеих сторон аккумуляторных цилиндров.
Главные преимущества:
— Малогабаритность.
— Значительное увеличение тока холодной прокрутки.
— Долговечность.
Недостаток — высокая стоимость.
Конструктивные особенности стартерной АКБ на автомобиле.
Основное назначение АКБ на борту автомобиля — это работа на электростартер при пуске двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно поэтому ее часто называют стартерной аккумуляторной батареей. В исправной автомобильной стартерной батарее отдельные аккумуляторы совершенно идентичны. Это позволяет рассматривать устройство и работу батареи на примере одного аккумулятора.
Каждый аккумулятор в АКБ представляет собой активную электрохимическую систему, включающую в себя пластины из губчатого свинца и пластины из двуокиси свинца, которые разделены друг от друга сепараторами, помещены в кислотостойкую аккумуляторную банку и залиты сернокислотным электролитом.
В общем случае электролит — это жидкое, желеобразное или даже твердое химическое соединение, обладающее ярко выраженной ионной электропроводностью. В таких веществах имеет место электролитическая диссоциация. То есть полный или частичный распад растворенного вещества на ионы вследствие его взаимодействия с растворителем.
В автомобильных аккумуляторах электролитом является 30% водный раствор серной кислоты в дистиллированной воде с массовой концентрацией в 28-40% и плотностью 1,21-1,31 г/см3. Рабочая температура для такого сернокислотного электролита лежит в интервале –30…+50°С.
Конструктивно каждый аккумулятор содержит несколько положительных и несколько отрицательных пластин, которые по знаку полярности собраны в полублоки. Таким образом, каждый полублок представляет собой аккумуляторный электрод, набранный из параллельно соединенных пластин. При сборке аккумулятора полублоки вдвигаются друг в друга, образуя тем самым аккумуляторный моноблок. Внутри моноблока все пластины разделены сепараторами.
Аналогичную конструкцию пластинчатых электродов имеют все современные батареи, кроме монолитных. Известные конструкции электродов монолитных аккумуляторов представляют собой длинные тонкие свинцовые ленты, между которыми проложены пропитанные электролитом ленточные сепараторы, и все это свернуто в трубку.
По материалам учебного пособия «Автомобильная электроника и электрооборудование»
Ю. А. Смирнов, В. А. Детистов.