Аккумуляторы для автомобиля. Описание типов 1 комментарий


Аккумуляторы для автомобиля: какие есть, какие лучше? Типы современных аккумуляторов для автомобилей и перспективы развития

Аккумуляторы для автомобиля являются одним основным элементом, без которого двигатель не сможет запуститься. Это источник постоянного тока, который предназначен для накопления и хранения энергии. В настоящее время существует много видов таких устройств, каждый из которых характеризуется некоторыми особенностями.

Подавляющее число типов аккумуляторных батарей основано на циклическом преобразовании химической энергии в электрическую, это позволяет многократно заряжать и разряжать батарею. При этом не имеет значения, какой тип аккумулятора используется и каковы его особенности, в любом случае возможный запуск двигателя без этого устройства не осуществить. Теперь поговорим о том, какие типы существуют, как выбрать правильный аккумулятор, чтобы избежать ошибок.

Виды автомобильных аккумуляторов

В настоящее время автомобильный рынок предлагает потребителям несколько видов батарей для автомобилей:

Lead–Acid” обслуживаемая – 12 В батарея. Такого типа аккумуляторы являются сегодня редкостью, очень трудно найти. Отсутствие спроса вызвано некоторыми недостатками, во-первых – нуждаются в регулярном обслуживании и вентиляции. Во вторых – подвержены высокому саморазряду. Они требуют постоянного внимания: проверка уровня электролита, плотности, долив дистиллированной воды, зарядка.

Тем не менее, несмотря на их недостатки, современные “Lead–Acid” аккумуляторы для автомобиля имеют некоторые преимущества. Например, их можно не только быстро снять, но также и без проблем заряжать дома. Также если возникнет короткое замыкание в аккумуляторе, достаточно просто заменить одну или несколько банок. Имеют низкую стоимость и устойчивость на глубокие заряды.


Необслуживаемые типы аккумуляторов

Valve Regulated Lead–Acid” (VRLA) не имеют вышеперечисленных недостатков. Имеют герметизированный корпус, не требуют дополнительной вентиляции и обслуживания.

Типа “AGM – Absorbent Glass Mat Valve Regulated Lead–Acid“. Это аккумуляторы свинцово-кислотного типа с абсорбированным электролитом (не жидкий) и стекловолоконными разделительными сепараторами. Значительно лучше сохраняют свинцовые пластины, не давая им разрушаться.

GEL Valve Regulated Lead–Acid” (GEL VRLA) Гелевые аккумуляторы для автомобиля имеют довольно плотную структуру, исключающую возможность утечки. Технология основана на применение гелеобразного электролита. Поэтому, устройства могут быть установлены в любом положении, которое будет удобно для водителя и никоим образом не повлияет на ее функциональность.

Типы батарей

Постоянно развивающиеся технологии позволяют усовершенствовать даже те устройства, для которых модернизации, до недавнего времени считалась вычерпанной. Автомобильный аккумулятор не стал исключением. Снаружи мало что изменилось, а вот начинка имеет новые технологические решения.

Современные аккумуляторы для автомобиля содержат в своей конструкции свинцовые пластины с добавлением различных химических веществ и смесей. Благодаря составу этих добавок аккумуляторы делятся на несколько типов. Как независимый источник энергии в автомобилях чаще всего применяются следующие типы аккумуляторов:

  • Традиционные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи.
  • Кальциевые.
  • Гибридные.
  • Гелевые.
  • Аккумуляторные батареи с технологией AGM.
  • Щелочные.

Каждый тип аккумулятора имеет свои особенности, преимущества и недостатки, требования к работе.

Кальциевые аккумуляторы для автомобиля

Обозначение “Ca / Ca” на этикетке означает, что у вас перед собой кальциевая АКБ, где для укрепления свинцовых пластинах добавляется кальций. Такое техническое решение позволило свести к минимуму нагревание электролита и создать аккумуляторы, которые не требуют долива воды в течение всего срока службы.

Устойчивы к низким температурам, не требует особого внимания, имеют небольшие размеры и массу. Применение кальция позволило повысить напряжение начала электролиза воды до 3,6 Вольт, так что зарядка такой батареи не угрожает “обезвоживанием” электролита.

Ca / Ca“, означает, что пластины обоих полюсов содержат кальций в своем составе.

Но в отличие от этих очевидных плюсов, появились и минусы:

Не переносит сильного разряда и отсутствия напряжения в бортовой сети. Стоит один раз разрядить такую батарею в процессе работы (более 50%), уже повторно зарядить ее до необходимого уровня, будет практически невозможно.

Кроме того, кальциевые аккумуляторы очень чувствительны к колебаниям напряжения в бортовой сети автомобиля, теряют производительность. Покупая аккумулятор этого типа, следует убедиться в стабильности напряжения бортовой сети, пригодности регулятора напряжения, генератора.

При правильной работе кальциевая батарея будет служить долго и надежно, не требуя от владельца каких-либо проблем, связанных с техническим обслуживанием и уходом.



Гелевые аккумуляторы для автомобиля

Отличаются от своих аналогов применением не жидкого, а гелевого электролита. Это позволяет значительно снизить проблемы ликвидности электролита, содержащего агрессивную серную кислоту. Ни для кого не секрет, что халатное отношение к батареи или ее ремонт, может привести к опасным последствиям, если пролитый электролит попадет на кожу или окружающую среду. Густой желеподобный электролит не несет такой опасности, характерный для классических жидкостей.

Кроме того, гель препятствует расщеплению активной массы аккумуляторных пластин, удерживая ее на поверхности электрода, что исключает в необходимости дизайнерам добавлять чрезмерное количество добавок свинца (сурьмы, кальция), чтобы увеличить прочность плитки.
Учитывая то, что гель менее жидкий, чем жидкий электролит, гелевые аккумуляторы не боятся переворачивания.

Чтобы перевести электролит в состоянии геля, так называемая технология “GEL”, применяют метод, который заключается в добавлении в него соединений кремния.

Помимо перечисленных преимуществ, отметим другие положительные свойства:

  • Низкий коэффициент саморазряда, благодаря чему можно хранить долгое время без критического снижения напряжения между электродами.
  • Не боятся глубокого разряда, полностью восстанавливают свои свойства после зарядки.
  • Может выдерживать несколько сотен циклов “зарядки-разрядки, без существенного снижения их производительности.
  • Не требуют особого внимания во время работы.

К недостаткам можно отнести:

  • Высокая чувствительность к напряжению зарядки – если процесс зарядки увеличить больше “14 V, начинается необратимое разрушение гелевого электролита, электролит буквально “плавится”, может довести батарею до полной непригодности.
  • Если напряжение бортовой сети изменяется от “13 … 16 Вольт, не рекомендуется применять гелевые батарей. По той же причине, предусмотрены специальные зарядные устройства для зарядки гелевых аккумуляторов, в режиме слабой зарядки.
  • Очень чувствительны к короткому замыканию. Даже небольшое и кратковременное может полностью уничтожить батарею.
  • Существенным недостатком является чувствительность электролита на низкие температуры. При значительном понижении окружающей среды электролит загустевает еще больше, приводит к потере свойств, качества, снижения реальной емкости батареи. Однако, и сильный перегрев гелевых аккумуляторов также опасен и даже может привести к взрыву батареи.

Высокая стоимость гелевых аккумуляторов, их чувствительность к уровню напряжения в бортовой сети являются основными причинами редкого их использования в автомобилях. Такие АКБ можно встретить только на дорогих автомобилях престижных классов, внедорожниках.

Несмотря на высокую стоимость гелевые аккумуляторы не являются “вечными”. Реальная жизнь в автомобиле может достигать 8…10 лет. На самом деле в идеальных условиях, могут выдержать 12 лет.

Как правило, гелевые аккумуляторы помечаются специальным знаком,  ” GEL“, с указанием технологии его изготовления.

Аккумуляторы для автомобилей с технологией EFB

Являются промежуточным звеном между классическим аккумулятором и “AGM“.
Преимущество технологии “EFB” в том, что жидкий электролит закрыт в специальных конвертах (индивидуальные контейнеры, на каждую банку) и не пропитывается стекловолокном.

Изначально, “EFB были разработаны для системы “старт-стоп”.

Start-stop” –двигатель автоматически останавливается и запускается через манипуляции педалью тормоза или акселератора. Такие системы становится все более актуальным и популярным, так как его применение позволяет экономить топливо, снижать количество вредных выбросов и шума (во время простоя) двигателя.

Обычная батареи не выдерживают такие нагрузки, а вот батареи “EFB легко переносит такой режим. Они очень быстро компенсируют энергию, потребляемую через стартер после запуска двигателя.

Аккумуляторы для автомобилей, с использованием технологии “EFB, имеют следующие положительные свойства:

  • Устойчивость на частые запуски, в состоянии восстановить емкость до 100 %, в отличие от других типов свинцово-кислотных аккумуляторов, которые теряют % ресурса.
  • Возможность работы в широком диапазоне температур (от – 50 до + 60 ° C).
  • Практически отсутствует испарение электролита во время работы.
  • Возможность передачи большего количества циклов “зарядки-разрядки без снижения производительности.

Такие батареи являются безопасными, их можно заряжать даже дома, так как электролит не испаряется.

Если сравнивать “EFB с “AGM аккумуляторами, первые отличаются следующими положительными характеристиками и свойствами:

  • Увеличена толщина каждой пластины, что благотворно влияет на срок службы батареи.
  • Повышенная надежность в условиях работы двигателя в условиях частых остановок.

Аккумуляторы для автомобиля с технологией “AGM

Являются “своего рода” гелевыми, с использованием передовых технологий.

В отличие от аккумуляторов, произведенных по технологии “GEL, “AGM, кроме добавок в электролит, использует стекловолокно между плитами (дополнительно удерживает гель).

AGMв прямом смысле обозначает -” поглощающий материал”(Впитывающий мат из стекловолокна). Этот тип впервые был опробован в 70 -ты годы прошлого века в качестве источника тока для стационарных систем бесперебойного питания.

Технические характеристики аккумуляторов “GEL” и “AGM практически не отличаются. Следует отметить, что технически, характеристики и требования к обслуживанию различных моделей батарей “AGM и “GEL могут существенно отличаться. Поэтому, необходимо внимательно читать инструкции по эксплуатации, перед использованием его по назначению.

Щелочные аккумуляторы для автомобиля

Оказывается, в качестве электролита, можно использовать не только водный раствор кислоты, но также и щелочной. Аккумуляторы такого типа называются щелочными. В настоящее время, дизайнеры и разработчики предложили много моделей щелочных аккумуляторов, но они не получили широкое применение в автомобилях. Иногда, однако, вы можете встретить щелочную АКБ в качестве источника постоянного тока в электрических системах автомобиля, поэтому особенности их конструкции, преимущества и недостатки водитель должен знать.

На автомобилях используются щелочные батареи двух типов: “никель-кадмиевые” и “никель-железные“. Как можно догадаться из названия, основная разница заключается в химическом составе плит, которые образуют электроды батареи.

Преимущества щелочных аккумуляторов

  • Положительной особенностью щелочных батарей является то, что в процессе протекания химических реакций, отсутствует электролиз воды в электролите.
  • Относительно высокая удельная энергоемкость. Специфическая энергетическая емкость щелочных аккумуляторов больше, чем в кислотных, т. е. на единицу собственного веса, щелочные батареи могут накапливать больше энергии.
  • Хорошая переносимость глубоких разрядов. Может храниться в течение длительного времени в разряженном состоянии без потери производительности.
  • Сравнительная устойчивость к низким температурам. Щелочные батареи работают более стабильно при низких температурах, обеспечивая сравнительно надежный запуск двигателей в зимнее время.
  • Относительно низкая саморазрядка. Интенсивность саморазряда ниже, чем в кислотных аккумуляторов, что также очень важно.
  • Относительная безопасность и экологичность. Являются менее опасными, выделяют меньше вредных веществ во время работы или при утечке электролита.

Недостатки щелочных аккумуляторов

  • Относительно низкое напряжение между электродами. Производят меньше напряжения, чем кислотные аккумуляторы. Из-за этого, при том же напряжении в 12 вольт, размеры самой батареи будут больше.
  • Щелочные батареи “страдают” через так называемый “Эффект памяти(уменьшение его ёмкости из-за неправильного процесса зарядки).
  • Щелочные батареи намного дороже, чем кислотные аккумуляторы.

 В любом случае, усовершенствование конструкции щелочных батарей является перспективным направлением, и это развитие продолжается.

Литий-ионные аккумуляторы для автомобиля

На сегодняшний день “литий-ионные” батареи – самый популярный тип аккумуляторов для бытовых приборов.

Пионером в разработке и применении таких аккумуляторов является знаменитая японская корпорация Sony (первые “литий-ионные батареи” были испытаны в 1991 г.).

В настоящее время считаются наиболее перспективными для использования в качестве источника тока для автомобилей.

Основные преимущества “литий-ионных” аккумуляторов:

  • Высокая специфическая эффективность (емкость на единицу массы).
  • Выходное напряжение выше, чем все батареи, описанные выше, – одна банка способна обеспечить около 4 вольт. Классическая батарея – около 2 вольт.
  • Низкий уровень саморазряда.
  • Не требуют специального периодического обслуживания.

Перечисленные положительные свойства “литий-ионных” батарей делают их наиболее привлекательными для использования в качестве источника энергии.

Тем не менее, присущи недостатки. К ним относятся:

  • Высокая чувствительность к температуре окружающей среды.
    При отрицательных температурах способность батареи для высвобождения энергии будет резко снижена. Это одна из главных проблем.
  • Крайне чувствительны к глубоким разрядам, высокому напряжению зарядки. Поэтому, зарядное устройство часто помещается в корпус аккумулятора, где контроллер контролирует температуру аккумулятора (отключает его при перегреве во время зарядки, ограничивая глубину разряда и ток). Но не все литий-ионные батареи имеют такую защиту; многие производители игнорируют такую защиту, обеспечивая таким образом низкую цену стоимости на рынке. При покупке, следует учитывать этот фактор.
  • Количество циклов зарядки-разрядки, без потери эксплуатационных свойств по-прежнему невелико – не более 600 циклы.
  • Каждый год батарея теряет 10 % возможности накопления энергии. 
  • Недостаточная мощность для использования в качестве пуска. Производимого элементами тока, хватает для питания электронных приборов, но недостаточен для запуска двигателя.

Чтобы продлить срок службы аккумулятора, необходимо соблюдать следующие правила:

  • Для зарядки следует использовать только специальные зарядные устройства “литий-ионных аккумуляторов“.
  • Не допускайте глубокого разряда аккумулятора.
  • Не заряжайте аккумулятор вблизи источников тепла.

Современные “литий-ионные” аккумуляторы для автомобиля далеки от совершенства. По этим причинам, батареи в настоящее время используются, в основном, для питания различных мобильных электронных устройств и измерительных приборов. Если разработчики смогут устранить недостатки, описанных выше, они с успехом заменят свинцово-кислотные аккумуляторы.

Аккумуляторы для автомобилей будущего

Работа над улучшением всех типов аккумуляторов ведется в следующих основных направлениях:

  • Увеличение удельной энергоемкости (емкость на единицу массы).
  • Снижение стоимости.
  • Снижение трудоемкости технического обслуживания и эксплуатации.
  • Снижение веса, размеров формы.
  • Улучшение технологических свойств: прочность, устойчивость к различным внешним воздействиям, в том числе – температура, неприхотливостью при хранении, малая чувствительность к вибрации и амплитуда напряжения во время зарядки и разрядки.
  • Повышение безопасности и экологичность.

Источник stoysystems
Читайте Технологии производства АКБ Bosch