АКБ в авто – что это такое?

Для работы некоторых систем автомобиля требуется напряжение. Одни задействуют лишь незначительную часть энергии, например, исключительно для функционирования одного датчика. Другие системы имеют сложное устройство, функционирование которых невозможно без электричества.

Для примера, чтобы выполнить пуск двигателя раньше водители использовали специальный вороток. Его вставляли в предназначенное для него отверстие и при помощи физической силы проворачивали коленчатый вал мотора. В современных машинах такой системой уже не воспользуешься. Вместо этого метода к маховику подсоединен стартер. Этот элемент использует ток для проворачивания маховика.

Чтобы обеспечить все системы автомобиля электричеством, производителями было предусмотрено использование акб. О том, как ухаживать за этим элементом мы уже рассматривали в одном из предыдущих обзоров. Теперь поговорим о разновидностях аккумуляторной батареи.

Что такое аккумулятор

Вначале разберемся с терминологией. Автомобильный аккумулятор – это источник постоянного тока для электрической сети машины. Он способен накапливать электричество, пока работает двигатель (для этого процесса используется генератор).

Это перезаряжаемое устройство. Если оно разрядилось до такой степени, что автомобиль невозможно завести, батарея вынимается и подключается к зарядному устройству, работа которого происходит от бытовой электросети. О других способах завести мотор при посаженном АКБ рассказывается здесь.

В зависимости от модели транспортного средства аккумулятор может устанавливаться в подкапотном пространстве, под полом, в отдельной нише снаружи авто или в багажнике.

Устройство АКБ

Аккумуляторная батарея состоит из нескольких ячеек (называется банка аккумулятора). Каждая ячейка имеет пластины. Каждая платина несет положительный или отрицательный заряд. Между ними находится специальный разделитель. Он предотвращает короткое замыкание между пластинами.

Для увеличения площади соприкосновения электролита каждая пластина имеет форму решетки. Она изготовлена из свинца. В решетку запрессовано активное вещество, которое имеет пористую структуру (это увеличивает контактную площадь пластины).

Положительная пластина состоит из свинца и серной кислоты. В структуру отрицательной пластины входит сернокислый барий. В процессе зарядки вещество положительнополюсной пластины меняет химический состав, и оно становится диоксидом свинца. Отрицательнополюсная пластина становится обычной свинцовой пластиной. Когда зарядное устройство отключается, структура пластин возвращается в исходное положение и их химический состав меняется.

В каждую банку заливается электролит. Это жидкое вещество, в состав которого входит кислота и вода. Жидкость вызывает химическую реакцию между пластинами, от чего вырабатывается ток.

Все элементы батареи помещены в корпус. Он изготавливается из особого типа пластика, который устойчив к постоянному воздействию активной кислотной среды.

Принцип работы аккумуляторной батареи (АКБ)

Автомобильная батарея использует движение заряженных частиц, чтобы выработать электричество. В АКБ происходит два разных процесса, благодаря чему можно использовать источник питания на протяжении долгого времени:

• Разряд батареи. В этот момент активное вещество окисляет пластину (анод), что приводит к выделению электронов. Эти частицы направляются ко второй пластине – катоду. В результате химической реакции выделяется электричество;
• Заряд батареи. На этом этапе происходит обратный процесс – электроны превращаются в протоны и вещество переносит их обратно – от катода к аноду. В результате пластины восстанавливаются, благодаря чему возможен процесс последующей разрядки.

Виды и типы АКБ

В наши дни существует большое разнообразие аккумуляторов. Они отличаются друг от друга материалом пластин и составом электролита. В автомобилях используются традиционные кислотно-свинцовые типы, однако уже нередки случаи применения и передовых технологий. Вот некоторые особенности этого и других типов АКБ.

Традиционные («сурьмянистые»)

Кислотно-свинцовый аккумулятор, пластины которого на 5 и более процентов состоят из сурьмы. Это вещество добавляли в состав электродов для повышения их прочности. Электролиз в таких источниках питания самый ранний. При этом выделяется достаточное количество энергии, но быстро разрушаются пластины (процесс начинается уже в 12 В).

Основным минусом таких батарей является большое выделение кислорода и водорода (пузырьки воздуха), из-за чего вода из банок испаряется. По этой причине все сурьмянистые акб являются обслуживаемыми – минимум раз в месяц нужно проверять уровень и плотность электролита. В обслуживание входит в случае необходимости добавление дистиллированной воды, чтобы пластины не оголялись.

Подобные батареи уже не используются в автомобилях, чтобы максимально облегчить задачу для водителя по обслуживанию машины. На смену таким аккумуляторам пришли малосурьмянистые аналоги.

Малосурьмянистые

Количество сурьмы в составе пластин максимально уменьшено для замедления процесса испарения воды. Еще один положительный момент – АКБ не так быстро разряжается в результате хранения. Такие модификации относятся к категории малообслуживаемых или необслуживаемых типов.

Это подразумевает, что автовладельцу не нужно каждый месяц проверять плотность электролита и его объем. Хотя полностью необслуживаемыми их нельзя назвать, так как вода в них все равно выкипает, и объем необходимо восполнять.

Достоинством таких аккумуляторов является неприхотливость к энергопотреблению. В сети авто могут возникать скачки и перепады напряжения, но это не сказывается отрицательно на источнике питания, как это в случае с кальциевым или гелевым аналогом.

По этой причине данные батареи больше всего подходят для отечественных автомобилей, которые не могут похвастаться наличием оборудования со стабильным потреблением энергии. Также они подходят для автомобилистов со средним материальным достатком.

Кальциевые

Это модификация малосурьмянистого АКБ. Только вместо содержания сурьмы в пластины добавлен кальций. Причем этот материал входит в состав электродов обоих полюсов. На этикетке такой батареи указывается Са/Са. Для снижения внутреннего сопротивления поверхность активных пластин иногда покрывается серебром (крайне малая доля содержания).

Добавление кальция еще сильнее снизилось газовыделение в процессе работы аккумуляторной батареи. Плотность и объем электролита в таких модификациях за весь период эксплуатации вообще не нужно проверять, поэтому и они называются необслуживаемыми.

Данный тип источников питания на 70 процентов меньше (по сравнению с предыдущей модификацией) подвержены саморазряду. Благодаря этому их можно долго хранить, например, во время зимнего хранения техники.

Еще одно достоинство – они не так боятся перезаряда, так как электролиз в них начинается уже не в 12, а в 16 В.

Несмотря на много положительных моментов, кальциевые батареи имеют несколько существенных недостатков:

• Энергоемкость падает, если пару раз его полностью разрядить и потом зарядить с нуля. Причем этот параметр снижается настолько, что АКБ требует замены, так как ее емкости недостаточно для нормального функционирования оборудования, подключенного в сеть автомобиля;
• Повышенное качество изделия требует более высокой платы, что делает недоступным его для пользователей со средним материальным достатком;
• Основная сфера применения – иномарки, так как их оборудование более стабильно в плане энергопотребления (например, габаритные огни во многих случаях отключаются автоматически, даже если водитель случайно забыл их выключить, что нередко приводит к полному разряду аккумулятора);
• Эксплуатация элемента питания требует большего внимания, но при должном уходе за транспортным средством (использование качественного оборудования и внимательность к полному разряду) этот аккумулятор прослужит намного дольше малосурьмянистого  аналога.

Гибридные

На этикетке таких батарей имеется обозначение Са+. Гибридными в такой модификации являются пластины. В состав положительных может входить сурьма, а отрицательных – кальций. По эффективности такие батареи уступают кальциевым, но вода в них выкипает намного меньше, чем у малосурьмянистых.

Такие АКБ не так сильно страдают от полного разряда, и не боятся перезаряда. Отличный вариант, если бюджетный вариант технически не устраивает, а на кальциевый аналог не хватает средств.

Гелевые, AGM

В таких аккумуляторах используется гелевый электролит. Причиной создания таких батарей были два фактора:

• Жидкий электролит обычных аккумуляторов при разгерметизации корпуса быстро вытечет. Это чревато не только порчей имущества (кузов автомобиля быстро испортится), но и может причинить серьезный вред человеческому здоровью, пока водитель будет пытаться что-то предпринять;
• Пластины спустя время из-за неаккуратной эксплуатации способны разрушаться (высыпаются).

Эти проблемы были устранены с применением гелеобразного электролита.

В модификациях AGM в устройство добавлен пористый материал, который удерживает гель возле пластин, предотвращая образование мелких пузырьков в их непосредственной близости.

Плюсами таких батарей являются:

• Они не боятся наклонов – у моделей с жидким электролитом этого невозможно достичь, так как в процессе их работы все равно в корпусе образуется воздух, который при переворачивании оголяет пластины;
• Допускается продолжительное хранение заряженной АКБ, так как у них самый низкий порог саморазряда;
• На протяжении всего цикла между зарядками выдает стабильный ток;
• Не боятся полного разряда – емкость батареи не теряется при этом;
• Рабочий ресурс таких элементов достигает десяти лет.

Помимо достоинств такие автомобильные аккумуляторы имеют ряд больших минусов, которые заводят в тупик большинство пользователей, желающих установить их в свой автомобиль:

• Очень прихотливы к зарядке – для этого требуется использовать особенные зарядные устройства, выдающие стабильный и малый ток заряда;
• Не допускается ускоренная зарядка;
• На морозе КПД батареи резко снижается, так как гель при охлаждении снижает свои свойства проводника;
• В автомобиле должен стоять стабильный генератор, поэтому такие модификации используются в элитных авто;
• Очень высокая цена.

Щелочные

Автомобильные аккумуляторы могут заполняться не только кислотным, но и щелочным электролитом. Вместо свинца пластины в таких модификациях изготавливаются из никеля и кадмия или никеля и железа. В качестве активного проводника используется едкий калий.

Электролит в таких батареях не нужно восполнять, так как в процессе работы он не выкипает. По сравнению с кислотными аналогами такие виды батарей имеют следующие достоинства:

• Не боятся переразряда;
• Батарею можно хранить в разряженном виде, и она не потеряет своих свойств;
• Не критичен для них и перезаряд;
• При низких температурах более стабильны;
• Меньше подвержены саморазряду;
• Не выделяют едких вредных паров, что позволяет заряжать их в жилом помещении;
• Накапливают больше энергии.

Прежде чем приобретать такую модификацию, автовладелец должен определить, готов ли он пойти на такие компромиссы:

• Щелочной аккумулятор выдает меньшее напряжение, поэтому нужно больше банок, чем у кислотного аналога. Естественно, это скажется на габаритах АКБ, который обеспечил бы необходимой энергией конкретную бортовую сеть;
• Высокая стоимость;
• Подходят больше для тяговых функций, чем для стартерных.

Литий-ионные

Самыми прогрессивными на данный момент являются литий-ионные варианты. До конца данная технология еще не завершена – состав активных пластин постоянно меняется, но вещество, с которым проводятся эксперименты – ионы лития.

Причины таких изменений – повышение безопасности при эксплуатации (например, литий-металл оказался взрывоопасным), а также снижение токсичности (модификации с реакцией марганца и оксида лития имели высокую степень токсичности, из-за чего электромобили на таких элементах нельзя было бы назвать «зеленым» транспортом).

Такие батареи разрабатывают, чтобы они были максимально стабильными и безопасными при утилизации. К плюсам данной инновации относятся:

• Самая большая емкость по сравнению с батареями идентичных габаритов;
• Самое высокое напряжение (одна банка может выдавать 4 В, что в два раза больше, чем у «классического» аналога);
• Меньше подвержены саморазряду.

Несмотря на эти достоинства, такие аккумуляторы еще не способны составить конкуренцию для других аналогов. Причин на то несколько:

• Плохо работают на морозе (при отрицательных температурах очень быстро разряжается);
• Очень мало циклов заряда/разряда (до пяти сотен);
• Хранение батареи приводит к потере емкости – за два года она снизится на 20 процентов;
• Боятся полного разряда;
• Выдает слабую мощность, чтобы его можно было использовать в качестве стартерного элемента – оборудование будет работать долго, а вот для пуска мотора энергии не хватает.

Существует еще одна разработка, которую хотят внедрить в электротранспорт – это суперконденсатор. Кстати, уже созданы автомобили, работающие на таком типе элементов питания, однако и у них есть много недостатков, которые мешают им конкурировать с более вредными и опасными аккумуляторами. О такой разработке и электромобиле, работающем от данного источника питания, рассказывается в другом обзоре.

Срок службы аккумулятора

Хотя на сегодняшний день ведутся исследования в области повышения эффективности и безопасности элементов питания бортовой сети автомобиля, пока самыми ходовыми являются именно кислотные варианты.

На продолжительность работы батареи влияют следующие факторы:

• Температура, при которой эксплуатируется источник питания;
• Устройство АКБ;
• Эффективность и работоспособность генератора;
• Фиксация батареи;
• Режим езды;
• Расход энергии при выключенном оборудовании.

О правильном хранении батареи, которая не используется, рассказывается здесь.

Большинство кислотных акб имеют небольшой рабочий ресурс – самые качественные даже при соблюдении всех правил эксплуатации отработают от пяти до семи лет. Чаще всего это необслуживаемые модели. Распознаются они по названию бренда – известные производители не портят свою репутацию некачественной продукцией. Также у такого товара будет большой гарантийный термин – не менее двух лет.

Бюджетный вариант прослужит отсилы три года, а гарантия на них не превысит 12 месяцев. Не следует бросаться на такой вариант, так как невозможно создать идеальные условия для эксплуатации батареи.

Хотя нельзя определять рабочий ресурс годами – это так же, как и в случае с автомобильными покрышками, о чем рассказывается в другой статье. Среднестатистический аккумулятор должен выдержать 4 тысячи циклов заряда/разряда.

Подробней о сроке эксплуатации АКБ рассказывается в данном видео:

Какой срок службы у автомобильного аккумулятора?

Вопросы и ответы:

Что значит АКБ? АКБ – аккумуляторная батарея. Это устройство, которое самостоятельно вырабатывает электричество, необходимое для автономной работы электроприборов в автомобиле.

Что делает АКБ? Когда он заряжается, электричество запускает химический процесс. Когда батарея не заряжается, запущенный химический процесс провоцирует выработку электричества.