Gépjármű akkumulátor - Automotive battery
Egy gépjármű-akkumulátor , vagy gépkocsi akkumulátor egy újratölthető elem , amely indítására használt gépjármű . Fő célja, hogy elektromos áramot biztosítson az elektromos meghajtású indítómotorhoz, amely viszont beindítja a vegyi meghajtású belső égésű motort, amely ténylegesen hajtja a járművet. Amint a motor jár, az autó elektromos rendszereinek áramellátását továbbra is az akkumulátor biztosítja, a generátor pedig tölti az akkumulátort, amikor az igények növekednek vagy csökkennek.
Akkumulátor modern autókban
Benzin és dízel motor
Általában az indítás az akkumulátor kapacitásának kevesebb mint három százalékát használja fel. Ezért az autóipari akkumulátorokat úgy tervezték, hogy rövid ideig maximális áramot biztosítsanak. Ebből az okból néha „SLI akkumulátoroknak” nevezik őket, indítás, világítás és gyújtás miatt. Az SLI akkumulátorokat nem mélykisütésre tervezték, és a teljes lemerülés csökkentheti az akkumulátor élettartamát.
A motor beindításán túl az SLI akkumulátor biztosítja a szükséges többlet energiát, ha a jármű elektromos igényei meghaladják a töltőrendszer tápellátását. Ezenkívül stabilizátor, amely kiegyenlíti a potenciálisan káros feszültségcsúcsokat . Míg a motor jár a legtöbb teljesítmény biztosítja a generátor, amely tartalmaz egy feszültségszabályozót , hogy tartsa a kimeneti közötti 13,5 és 14,5 V. Modern SLI akkumulátorok ólom-sav típusú, alkalmazásával hat sorba kapcsolt cellából, hogy egy névleges 12 -Voltos rendszer (a legtöbb személygépjárműben és könnyű teherautóban), vagy tizenkét cella egy 24 voltos rendszerhez például nehéz tehergépjárművekben vagy földmunkagépekben.
Gázrobbanások léphetnek fel a negatív elektródánál, ahol hidrogéngáz képződhet az akkumulátor szellőzőnyílásainak elzáródása vagy a rosszul szellőző beállítás miatt, gyújtóforrással kombinálva. A motor indításakor bekövetkező robbanások jellemzően korrodált vagy piszkos akkumulátoroszlopokkal járnak. Az Egyesült Államok Országos Közúti Közlekedésbiztonsági Hivatala 1993 -as tanulmánya szerint a jármű akkumulátorának robbanási sérüléseinek 31% -a az akkumulátor töltése közben történt. A következő leggyakoribb forgatókönyvek a kábelcsatlakozásokon végzett munkák, míg az induláskor jellemzően az volt, hogy nem sikerült csatlakozni a lemerült akkumulátorhoz a töltési forrás előtt, és nem sikerült csatlakozni a jármű alvázához, nem pedig közvetlenül a földelt akkumulátoroszlophoz. a folyadékszint ellenőrzése. A sérültek közel kétharmada kémiai égési sérülést szenvedett, és közel háromnegyedük-többek között-esetleges sérülések mellett is szemsérülést szenvedett.
Elektromos és hibrid autók
Elektromos járművek (EVS) hajtott egy nagyfeszültségű elektromos jármű akkumulátor , de általában van egy gépjármű-akkumulátor is, hogy így a szabványos gépjármű tartozékok, amelyek úgy vannak kialakítva, hogy fut a 12 V. Gyakran nevezik kisegítő akkumulátorok.
A hagyományos, belső égésű motorral szerelt járművektől eltérően az elektromos járművek nem töltik fel a segédakkumulátort generátorral-ehelyett egyenáramú-egyenáramú átalakítóval csökkentik a nagyfeszültséget a szükséges úszó töltési feszültségre (általában 14 V körül) .
Történelem
A korai autók nem rendelkeztek akkumulátorral, mivel elektromos rendszereik korlátozottak voltak. Elektromos kürt helyett csengőt használtak, a fényszórók gázüzeműek voltak, és a motort hajtókarral indították . Az autóakkumulátorok széles körben elterjedtek 1920 körül, amikor az autókat elektromos indítómotorokkal szerelték fel . A zárt akkumulátort, amely nem igényel újratöltést, 1971 -ben találták fel.
Az első indító- és töltőrendszereket 6 voltos és pozitív földelésű rendszerekre tervezték , a jármű alvázát közvetlenül az akkumulátor pozitív pólusához csatlakoztatva. Ma szinte minden közúti járműnek negatív a talajrendszere. Az akkumulátor negatív kivezetése az autó alvázához van csatlakoztatva .
A Hudson Motor Car Company volt az első, amely szabványosított akkumulátort használt 1918 -ban, amikor elkezdték használni a Battery Council International akkumulátorokat. A BCI az a szervezet, amely meghatározza az akkumulátorok méretezési szabványait.
Az autók az 1950-es évek közepéig 6 V-os elektromos rendszereket és akkumulátorokat használtak. A 6 -ról 12 V -ra való átállás akkor történt, amikor a nagyobb, nagyobb sűrítési arányú motorok több elektromos energiát igényeltek az indításhoz. A kisebb autók, amelyek kevesebb energiát igényeltek az indításhoz, 6 V-nál tovább maradtak, például a Volkswagen Beetle az 1960-as évek közepén és a Citroën 2CV 1970-ben.
A kilencvenes években egy 42 V -os elektromos rendszer szabványt javasoltak. Célja, hogy lehetővé tegye az erősebb elektromos meghajtású tartozékokat és a könnyebb autóvezeték -kábelkötegeket. A nagyobb hatékonyságú motorok, az új bekötési technikák és a digitális vezérlők rendelkezésre állása, valamint a nagyfeszültségű indító/generátorokat használó hibrid járműrendszerekre való összpontosítás nagymértékben kiküszöböli a fő autóipari feszültségek kapcsolásának kényszerét.
Tervezés
Az autó akkumulátor egy példa a nedves cellás akkumulátorra, hat cellával. Az ólomakkumulátor minden cellája alternatív lemezekből áll, amelyek ólomötvözet rácsból készülnek, szivacsos ólommal ( katódlemezek ) vagy ólom -dioxiddal ( anód ) vannak bevonva . Minden cella tele van kénsavoldattal, ami az elektrolit. Kezdetben a cellák mindegyikének volt töltősapkája, amelyen keresztül az elektrolit szintje megtekinthető volt, és amely lehetővé tette víz hozzáadását a cellához. A töltősapkán kis szellőzőnyílás volt, amely lehetővé tette a töltés során keletkező hidrogén távozását a cellából.
A sejteket rövid nehéz hevederek kötik össze az egyik sejt pozitív lemezéről a szomszédos cella negatív lemezére. Az akkumulátor tetejére, esetenként oldalára pár nehéz terminál van, amelyek ólommal vannak bevonva, hogy ellenálljanak a korróziónak. A korai autó akkumulátorok kemény gumi tokokat és fából készült lemezleválasztókat használtak. A modern egységek műanyag tokokat és szövött lapokat használnak, hogy megakadályozzák a cella lemezeinek érintését és rövidzárlatát.
Régebben az automatikus akkumulátorok rendszeres ellenőrzést és karbantartást igényeltek, hogy kicseréljék az akkumulátor működése során lebomlott vizet. Az "alacsony karbantartási igényű" (néha "nulla karbantartást igénylő") akkumulátorok más ötvözetet használnak a lemezelemekhez, csökkentve a töltés során lebomló víz mennyiségét. Egy modern akkumulátor hasznos élettartama során nem igényel további vizet; egyes típusok eltávolítják az egyes töltősapkákat minden egyes cellánál. Ezeknek az akkumulátoroknak a gyengesége, hogy nagyon tolerálják a mélykisülést, például amikor az autó akkumulátora teljesen lemerül a lámpák bekapcsolásával. Ez az ólomlemez elektródáit ólom -szulfát lerakódásokkal vonja be, és harmadával vagy tovább csökkentheti az akkumulátor élettartamát.
A VRLA akkumulátorok, más néven elnyelt üvegszőnyeg (AGM) akkumulátorok jobban tolerálják a mélykisülést, de drágábbak. A VRLA akkumulátorok nem teszik lehetővé a víz hozzáadását a cellához. Mindegyik cellában van egy automatikus nyomásleeresztő szelep, amely megvédi a tokot a túlfeszültségtől vagy belső meghibásodástól. A VRLA akkumulátor nem öntheti ki elektrolitját, ami különösen hasznos lehet olyan járművekben, mint a motorkerékpárok.
Az akkumulátorok tipikusan hat galváncellából készülnek egy soros áramkörben . Mindegyik cella 2,1 voltot biztosít, összesen 12,6 voltra, teljes feltöltéssel. A kisülés során a negatív (ólom) terminálon kémiai reakció elektronokat bocsát ki a külső áramkörbe, a pozitív (ólom -oxid) terminálon pedig egy másik kémiai reakció abszorbeálja az elektronokat a külső áramkörből. Ez az elektronokat a külső áramkörön (elektromos vezető ) keresztül hajtja , hogy elektromos áramot ( elektromosságot ) állítson elő . Az akkumulátor lemerülésekor az elektrolit savja reagál a lemezek anyagaival, felületüket ólom -szulfáttá változtatva . Az akkumulátor újratöltésekor a kémiai reakció megfordul: az ólom -szulfát ólom -dioxiddá alakul. A lemezek eredeti állapotába való visszaállításával a folyamat megismételhető.
Egyes járművek más indítóakkumulátorokat használnak. A 2010-es Porsche 911 GT3 RS egy lítium-ion akkumulátor , mint egy lehetőséget, hogy mentse súlyát. A nehéz járművek 24 V-os rendszerhez tartalmazhatnak két soros akkumulátort, vagy 24 V-os tápellátást.
Specifikációk
Fizikai formátum
Az akkumulátorok fizikai méretük, a terminálok típusa és elhelyezése, valamint a szerelési stílus szerint vannak csoportosítva.
Amp óra (Ah)
Az amperóra (Ah vagy A · h) az akkumulátor energiatároló kapacitására vonatkozó egység. Ezt a minősítést az európai törvények előírják.
Az amperóra értéket általában úgy határozzák meg, mint (az akkumulátor áramát 20 órán keresztül képes biztosítani állandó sebességgel, 26,6 ° C-on, míg a feszültség 10,5 voltos kikapcsolásra csökken) 20 óra. Elméletileg 80 ° F -on a 100 Ah -s akkumulátornak képesnek kell lennie arra, hogy 20 órán keresztül folyamatosan 5 amper áramot biztosítson, miközben legalább 10,5 volt feszültséget tart fenn. Fontos felismerni, hogy az Ah kapacitás és a kisülési arány közötti kapcsolat nem lineáris; ahogy a kibocsátási sebesség növekszik, a kapacitás csökken. A 100Ah névleges teljesítményű akkumulátor általában nem képes 10 órán keresztül 10,5 volt feletti feszültséget fenntartani, miközben 10 amper állandó sebességgel lemerül. A kapacitás a hőmérséklettel is csökken.
Forgatóerősség (CCA, CA, MCA, HCA)
- Hideg indítóamper (CCA): az akkumulátor által rendelkezésre bocsátott árammennyiség -18 ° C -on 30 másodpercig, miközben legalább 7,2 voltos feszültséget biztosít. A számítógéppel vezérelt, üzemanyag-befecskendezéses motorral rendelkező modern autók elindítása nem tart tovább néhány másodpercnél, és a CCA-számok kevésbé fontosak, mint korábban. Fontos, hogy ne keverjük össze a CCA -t a CA/MCA vagy HCA számokkal, mivel az utóbbi mindig magasabb lesz a melegebb hőmérséklet miatt. Például egy 250 CCA akkumulátor nagyobb indítóerővel rendelkezik, mint egy 250 CA (vagy MCA), és egy 250 CA több mint 250 HCA.
- Forgatóamper (CA): az akkumulátor által rendelkezésre bocsátott árammennyiség 0 ° C (32 ° F) hőmérsékleten, ismét 30 másodpercig, 7,2 voltos vagy annál nagyobb feszültség mellett.
- Tengeri forgattyús amper (MCA): a CA -hoz hasonlóan az akkumulátor áramerőssége 0 ° C -on 32 ° F (32 ° F), és gyakran megtalálható csónakok (tehát "tengeri") és gyepkerti traktorok akkumulátorain, amelyek kevésbé valószínűek olyan körülmények között üzemeltethető, ahol jég képződhet.
- A forró forgatóamper (HCA) az az árammennyiség, amelyet az akkumulátor 27 ° C (80 ° F) hőmérsékleten képes biztosítani. A névleges érték az az ólom-sav akkumulátor, amely ezen a hőmérsékleten 30 másodpercig képes leadni, és legalább 1,2 voltot képes fenntartani cellánként (7,2 volt 12 voltos akkumulátor esetén).
Tartalék kapacitáspercek (RCM vagy RC)
Az akkumulátor képes minimális elektromos terhelést fenntartani; azt az időt (percben) határozzák meg, amely alatt 27 ° C-os ólomakkumulátor folyamatosan 25 amper áramot ad le, mielőtt feszültsége 10,5 volt alá csökken.
Csoport mérete
A Battery Council International (BCI) csoport mérete meghatározza az akkumulátor fizikai méreteit, például a hosszúságot, szélességet és magasságot. Ezeket a csoportokat a szervezet határozza meg.
Dátumkódok
- Az Egyesült Államokban vannak kódok az elemeken, amelyek segítik a fogyasztókat a közelmúltban gyártott elem vásárlásában. Az akkumulátorok tárolásakor elveszítik töltésüket; ez az elektródák és az akkumulátorsav nem áramot termelő kémiai reakcióinak köszönhető. A 2015 októberében gyártott akkumulátor 10-5 számkódot vagy K-5 alfanumerikus kódot tartalmaz. Az "A" januárra, a "B" a februárra vonatkozik, és így tovább (az "I" betűt kihagyja).
- Dél -Afrikában az akkumulátoron lévő kód, amely jelzi a gyártás dátumát, a burkolat része, és a fedél bal alsó sarkába van öntve. A kód az év és a hét száma (YYWW), pl. 1336 a 2013 -as 36. hétre vonatkozik.
Használat és karbantartás
A túlzott hő az akkumulátor meghibásodásának fő oka, például amikor az elektrolit elpárolog a magas hőmérséklet hatására, csökken az elektrolitnak kitett lemezek tényleges felülete, és szulfatálódáshoz vezet. A rács korróziós aránya nő a hőmérséklettel. Az alacsony hőmérséklet is az akkumulátor meghibásodásához vezethet.
Ha az akkumulátor lemerült, hogy a pont, amikor nem tudja elindítani a motort, a motor lehet ugrani kezdett egy külső áramforrás. Járás után a motor feltöltheti az akkumulátort, ha a generátor és a töltőrendszer nem sérült.
A korrózió az akkumulátor kivezetésein megakadályozhatja az autó elindulását az elektromos ellenállás miatt , amit a dielektromos zsír megfelelő alkalmazása megakadályozhat .
Szulfatálódás az, amikor az elektródákat kemény ólom -szulfátréteggel vonják be, ami gyengíti az akkumulátort. Szulfatálódhat, ha az akkumulátor nincs teljesen feltöltve, és lemerült marad. A szulfatált akkumulátorokat lassan kell feltölteni a sérülések elkerülése érdekében.
Az SLI akkumulátorokat (indítás, világítás és gyújtás) nem mélykisülésre tervezték, és élettartamuk lerövidül.
Az indítóakkumulátorok megnövelt felületű lemezeket és ezáltal nagy azonnali áramképességet kínálnak, míg a tengeri (hibrid) és mélyciklusú típusok vastagabb lemezekkel rendelkeznek, és a lemezek alján több hely áll rendelkezésre a lemerült lemezanyag számára, hogy összegyűljenek a cella rövidre zárása előtt.
Az ólom-antimon lemezeket használó autóakkumulátorok rendszeres utántöltést igényelnek tiszta vízzel, hogy pótolják az elektrolízis és a párolgás miatt elveszett vizet . Az ötvözőelem kalciumra cserélésével az újabb tervek csökkentették a vízveszteség mértékét. A modern autóakkumulátorok karbantartási igényei alacsonyabbak, és előfordulhat, hogy nem biztosítanak kupakot a cellákhoz való víz hozzáadásához. Az ilyen akkumulátorok extra elektrolitot tartalmaznak a lemezek felett, hogy lehetővé tegyék a veszteségeket az akkumulátor élettartama alatt.
Egyes akkumulátorgyártók beépített hidrométert tartalmaznak az akkumulátor töltöttségi állapotának megjelenítésére.
Az elsődleges elhasználódási mechanizmus az akkumulátor lemezeiről lehulló aktív anyag, amely felhalmozódik a cellák alján, és ami rövidzárlatot okozhat a lemezeken. Ez lényegesen csökkenthető, ha egy tányérkészletet áteresztő anyagból készült műanyag elválasztó zsákokba zár. Ez lehetővé teszi az elektrolit és az ionok átjutását, de megakadályozza az iszap felhalmozódását a lemezek áthidalásától. Az iszap nagyrészt ólom -szulfátból áll, amely mindkét elektródánál keletkezik.
Környezeti hatás
Az autóipari akkumulátorok újrafeldolgozása csökkenti az új akkumulátorok gyártásához szükséges erőforrások szükségességét, elvezeti a mérgező ólmot a hulladéklerakókról, és megakadályozza a nem megfelelő ártalmatlanítás kockázatát. Ha az ólomakkumulátor megszűnik tölteni, akkor használt ólomakkumulátornak (ULAB) minősül, amelyet a Bázeli Egyezmény veszélyes hulladéknak minősít . Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége szerint a 12 voltos autó akkumulátor a világon a legtöbb újrahasznosított termék . Csak az Egyesült Államokban évente körülbelül 100 millió autóelemet cserélnek ki, és ezek 99 százalékát újrahasznosításra bocsátják. Előfordulhat azonban, hogy szabályozatlan környezetben az újrahasznosítás helytelenül történik. A globális hulladékkereskedelem részeként az ULAB -kat az iparosodott országokból szállítják a fejlődő országokba a tartalom szétszerelése és helyreállítása céljából. Az ólom mintegy 97 százaléka visszanyerhető. A Pure Earth becslései szerint több mint 12 millió harmadik világbeli embert érint az ULAB -feldolgozás ólomszennyezése.
Lásd még
- Szivargyújtó tartály (autós adapter)