البطارية في السيارة - ما هي؟
محتوى
تتطلب بعض أنظمة المركبات جهدًا كهربائيًا للعمل. يستخدم البعض جزءًا صغيرًا فقط من الطاقة ، على سبيل المثال ، حصريًا لتشغيل مستشعر واحد. الأنظمة الأخرى معقدة ولا يمكن أن تعمل بدون كهرباء.
على سبيل المثال ، لبدء تشغيل المحرك في وقت مبكر ، استخدم السائقون مقبض خاص. تم إدخاله في الفتحة المخصصة له ، وبمساعدة القوة المادية ، تم تدوير العمود المرفقي للمحرك. لا يمكنك استخدام مثل هذا النظام في السيارات الحديثة. بدلاً من هذه الطريقة ، يتم توصيل المبدئ بالحذافة. يستخدم هذا العنصر التيار لإدارة دولاب الموازنة.
لتزويد جميع أنظمة السيارات بالكهرباء ، قدم المصنعون استخدام البطارية. لقد نظرنا بالفعل في كيفية العناية بهذا العنصر. في أحد المراجعات السابقة... الآن دعنا نتحدث عن أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن.
ما هي البطارية
دعونا أولاً نفهم المصطلحات. بطارية السيارة هي مصدر تيار مستمر لشبكة السيارة الكهربائية. إنه قادر على تخزين الكهرباء أثناء تشغيل المحرك (يتم استخدام مولد لهذه العملية).
إنه جهاز قابل لإعادة الشحن. إذا تم تفريغها إلى الحد الذي لا يمكن معه بدء تشغيل السيارة ، تتم إزالة البطارية وتوصيلها بشاحن يعمل على مصدر طاقة منزلي. يتم وصف طرق أخرى لبدء تشغيل المحرك عند زرع البطارية هنا.
اعتمادًا على طراز السيارة ، يمكن تركيب البطارية في حجرة المحرك أو تحت الأرضية أو في مكان منفصل خارج السيارة أو في صندوق السيارة.
جهاز البطارية
تتكون البطارية القابلة لإعادة الشحن من عدة خلايا (تسمى بنك البطارية). كل خلية لها لوحات. كل بلاتين يحمل شحنة موجبة أو سالبة. يوجد فاصل خاص بينهما. يمنع حدوث دوائر قصر بين الألواح.
لزيادة مساحة التلامس للإلكتروليت ، يتم تشكيل كل لوحة على شكل شبكة. وهي مصنوعة من الرصاص. يتم ضغط مادة فعالة في الشبكة ، التي لها بنية مسامية (وهذا يزيد من منطقة التلامس في اللوحة).
تتكون اللوحة الموجبة من الرصاص وحمض الكبريتيك. يتم تضمين كبريتات الباريوم في هيكل اللوحة السلبية. أثناء عملية الشحن ، تغير مادة صفيحة القطب الموجب تركيبتها الكيميائية ، وتصبح ثاني أكسيد الرصاص. تصبح لوحة القطب السالب لوحة رصاص عادية. عند فصل الشاحن ، يعود هيكل اللوحة إلى موضعه الأصلي ويتغير تركيبته الكيميائية.
يُسكب إلكتروليت في كل وعاء. وهي مادة سائلة تحتوي على حمض وماء. يتسبب السائل في تفاعل كيميائي بين الصفائح ، والذي ينتج منه تيار.
جميع خلايا البطارية موجودة في السكن. إنه مصنوع من نوع خاص من البلاستيك المقاوم للتعرض المستمر لبيئة حمضية نشطة.
مبدأ تشغيل بطارية التخزين (المجمع)
تستخدم بطارية السيارة حركة الجسيمات المشحونة لتوليد الكهرباء. تحدث عمليتان مختلفتان في البطارية ، حيث يمكن استخدام مصدر الطاقة لفترة طويلة:
- البطارية ضعيفة. عند هذه النقطة ، تؤكسد المادة الفعالة الصفيحة (الأنود) ، مما يؤدي إلى إطلاق الإلكترونات. يتم توجيه هذه الجسيمات إلى اللوحة الثانية - الكاثود. نتيجة لتفاعل كيميائي ، يتم إطلاق الكهرباء ؛
- شحن البطارية. في هذه المرحلة ، تحدث العملية المعاكسة - يتم تحويل الإلكترونات إلى بروتونات وتنقلها المادة مرة أخرى - من القطب السالب إلى القطب الموجب. نتيجة لذلك ، يتم استعادة اللوحات ، مما يسمح بعملية التفريغ اللاحقة.
أنواع البطاريات وأنواعها
توجد مجموعة متنوعة من البطاريات هذه الأيام. وهي تختلف عن بعضها البعض في مادة الألواح وتكوين المنحل بالكهرباء. تُستخدم أنواع حمض الرصاص التقليدية في السيارات ، ولكن توجد بالفعل حالات متكررة لتطبيق التقنيات المتقدمة. فيما يلي بعض ميزات هذا وأنواع البطاريات الأخرى.
تقليدي ("الأنتيمون")
بطارية الرصاص الحمضية ، ألواح منها 5٪ أو أكثر من الأنتيمون. تمت إضافة هذه المادة إلى تركيبة الأقطاب الكهربائية لزيادة قوتها. يعتبر التحليل الكهربائي في مصادر الطاقة هذه هو الأقدم. في الوقت نفسه ، يتم إطلاق كمية كافية من الطاقة ، ولكن يتم تدمير الألواح بسرعة (تبدأ العملية بالفعل عند 12 فولت).
العيب الرئيسي لهذه البطاريات هو الإطلاق الكبير للأكسجين والهيدروجين (فقاعات الهواء) ، مما يؤدي إلى تبخر الماء من العلب. لهذا السبب ، فإن جميع بطاريات الأنتيمون قابلة للخدمة - مرة واحدة على الأقل في الشهر ، تحتاج إلى التحقق من مستوى وكثافة الإلكتروليت. وتشمل الصيانة إضافة الماء المقطر ، إذا لزم الأمر ، حتى لا تنكشف الألواح.
لم تعد تستخدم هذه البطاريات في السيارات لتسهيل صيانة السيارة للسائق قدر الإمكان. لقد حلت نظائر الأنتيمون المنخفضة محل هذه البطاريات.
الأنتيمون منخفض
يتم تقليل كمية الأنتيمون في تكوين الألواح إلى الحد الأدنى لإبطاء عملية تبخر الماء. نقطة إيجابية أخرى هي أن البطارية لا تفرغ بهذه السرعة نتيجة التخزين. يتم تصنيف هذه التعديلات على أنها منخفضة الصيانة أو غير صيانة.
وهذا يعني أن مالك السيارة لا يحتاج إلى فحص كثافة وحجم المنحل بالكهرباء كل شهر. على الرغم من أنه لا يمكن تسميتها خالية تمامًا من الصيانة ، لأن الماء الموجود فيها يغلي على أي حال ، ويجب إعادة ملء الحجم.
ميزة هذه البطاريات هي بساطتها لاستهلاك الطاقة. في شبكة السيارات ، قد تحدث ارتفاعات وانخفاضات في الجهد ، لكن هذا لا يؤثر سلبًا على مصدر الطاقة ، كما هو الحال مع نظير الكالسيوم أو الهلام.
لهذا السبب ، هذه البطاريات هي الأنسب للسيارات المحلية التي لا يمكن أن تفتخر بامتلاكها معدات ذات استهلاك ثابت للطاقة. كما أنها مناسبة لسائقي السيارات ذوي الدخل المتوسط.
الكالسيوم
هذا تعديل لبطارية منخفضة الأنتيمون. فقط بدلاً من احتواء الأنتيمون ، يضاف الكالسيوم إلى الأطباق. علاوة على ذلك ، هذه المادة هي جزء من أقطاب كلا القطبين. يشار إلى Ca / Ca على ملصق هذه البطارية. لتقليل المقاومة الداخلية ، يتم أحيانًا طلاء سطح الألواح النشطة بالفضة (جزء صغير جدًا من المحتوى).
أدت إضافة الكالسيوم إلى تقليل الغازات أثناء تشغيل البطارية. لا يلزم فحص كثافة وحجم المنحل بالكهرباء في مثل هذه التعديلات طوال فترة التشغيل على الإطلاق ، لذلك يطلق عليهم أيضًا اسم لا يحتاج إلى صيانة.
هذا النوع من إمدادات الطاقة أقل بنسبة 70 بالمائة (مقارنة بالتعديل السابق) مع مراعاة التفريغ الذاتي. بفضل هذا ، يمكن تخزينها لفترة طويلة ، على سبيل المثال ، أثناء التخزين الشتوي للمعدات.
ميزة أخرى هي أنهم لا يخافون من الشحن الزائد ، لأن التحليل الكهربائي فيها لم يعد عند 12 ، ولكن عند 16 فولت.
على الرغم من العديد من الجوانب الإيجابية ، فإن لبطاريات الكالسيوم العديد من العيوب المهمة:
- ينخفض استهلاك الطاقة إذا تم تفريغها بالكامل عدة مرات ثم إعادة شحنها من نقطة الصفر. علاوة على ذلك ، تقل هذه المعلمة كثيرًا بحيث تتطلب البطارية الاستبدال ، نظرًا لأن سعتها لا تكفي للتشغيل الطبيعي للمعدات المتصلة بشبكة السيارة ؛
- تتطلب الجودة المتزايدة للمنتج رسومًا أعلى ، مما يجعله غير متاح للمستخدمين ذوي الدخل المادي المتوسط ؛
- المجال الرئيسي للتطبيق هو السيارات الأجنبية ، حيث أن أجهزتها أكثر استقرارًا من حيث استهلاك الطاقة (على سبيل المثال ، يتم إيقاف تشغيل المصابيح الجانبية تلقائيًا في كثير من الحالات ، حتى إذا نسي السائق عن طريق الخطأ إيقاف تشغيلها ، مما يؤدي غالبًا إلى تفريغ كامل للبطارية) ؛
- يتطلب تشغيل البطارية مزيدًا من الاهتمام ، ولكن مع العناية المناسبة بالمركبة (استخدام معدات عالية الجودة والانتباه إلى التفريغ الكامل) ، ستستمر هذه البطارية لفترة أطول بكثير من نظيرتها منخفضة الأنتيمون.
هجين
تحمل هذه البطاريات علامة Ca +. لوحات مختلطة في هذا التعديل. يمكن أن تشمل الإيجابية الأنتيمون ، والسلبية - الكالسيوم. من حيث الكفاءة ، هذه البطاريات أدنى من بطاريات الكالسيوم ، لكن الماء يغلي فيها أقل بكثير من البطاريات منخفضة الأنتيمون.
لا تعاني هذه البطاريات كثيرًا من التفريغ الكامل ، ولا تخشى الشحن الزائد. خيار ممتاز إذا لم يكن خيار الميزانية مرضيًا من الناحية الفنية ، ولم يكن هناك ما يكفي من المال لتناظرية الكالسيوم.
جل ، AGM
تستخدم هذه البطاريات محلول جل بالكهرباء. كان سبب إنشاء هذه البطاريات عاملين:
- سوف يتسرب السائل المنحل بالكهرباء للبطاريات التقليدية بسرعة عند إزالة ضغط العلبة. هذا ليس محفوفًا فقط بالأضرار التي تلحق بالممتلكات (سوف يتدهور جسم السيارة بسرعة) ، ولكن يمكن أن يتسبب أيضًا في ضرر جسيم لصحة الإنسان أثناء محاولة السائق القيام بشيء ما ؛
- بعد فترة من الوقت ، يمكن للألواح ، بسبب عملية الإهمال ، الانهيار (الانسكاب).
تم التخلص من هذه المشاكل باستخدام إلكتروليت هلامي.
في تعديلات AGM ، تتم إضافة مادة مسامية إلى الجهاز ، والتي تحافظ على الهلام بالقرب من الصفائح ، مما يمنع تكوين فقاعات صغيرة في جوارها المباشر.
مزايا هذه البطاريات هي:
- إنهم لا يخافون من الإمالة - بالنسبة للنماذج ذات الإلكتروليت السائل ، لا يمكن تحقيق ذلك ، لأنه أثناء تشغيلها ، لا يزال الهواء يتشكل في العلبة ، والتي ، عند قلبها ، تعرض اللوحات ؛
- يُسمح بالتخزين طويل الأجل للبطارية المشحونة ، نظرًا لأن لديهم أقل عتبة تفريغ ذاتي ؛
- خلال الدورة الكاملة بين الشحنات ، ينتج تيارًا مستقرًا ؛
- لا يخافون من التفريغ الكامل - لا تضيع سعة البطارية في نفس الوقت ؛
- تصل مدة عمل هذه العناصر إلى عشر سنوات.
بالإضافة إلى المزايا ، فإن بطاريات السيارات هذه لها عدد من العيوب الكبيرة التي تحير معظم المستخدمين الذين يرغبون في تثبيتها في سياراتهم:
- غريب الأطوار للشحن - وهذا يتطلب استخدام أجهزة شحن خاصة توفر تيارًا ثابتًا ومنخفض الشحن ؛
- الشحن السريع غير مسموح به ؛
- في الطقس البارد ، تنخفض كفاءة البطارية بشكل حاد ، حيث يقلل الجل من خصائص الموصل عند تبريده ؛
- يجب أن تحتوي السيارة على مولد ثابت ، لذلك يتم استخدام هذه التعديلات في السيارات الفاخرة ؛
- سعر مرتفع جدا.
قلوي
يمكن ملء بطاريات السيارات ليس فقط بالكهرباء الحمضية ولكن أيضًا بالكهرباء القلوية. بدلاً من الرصاص ، تُصنع الألواح في مثل هذه التعديلات من النيكل والكادميوم أو النيكل والحديد. يستخدم هيدروكسيد البوتاسيوم كموصل نشط.
لا يحتاج الإلكتروليت الموجود في هذه البطاريات إلى التجديد ، لأنه لا يغلي أثناء التشغيل. بالمقارنة مع نظيراتها الحمضية ، تتمتع هذه الأنواع من البطاريات بالمزايا التالية:
- لا تخاف من الإفراط في التفريغ.
- يمكن تخزين البطارية في حالة نفاد شحنها ولن تفقد خصائصها ؛
- إعادة الشحن ليس أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لهم ؛
- أكثر استقرارًا في درجات الحرارة المنخفضة ؛
- أقل عرضة للتفريغ الذاتي ؛
- لا تنبعث منها أبخرة ضارة أكالة ، مما يسمح بشحنها في منطقة سكنية ؛
- يخزنون المزيد من الطاقة.
قبل شراء مثل هذا التعديل ، يجب على مالك السيارة تحديد ما إذا كان مستعدًا لتقديم مثل هذه التنازلات:
- تنتج البطارية القلوية جهدًا أقل ، لذلك هناك حاجة إلى علب أكثر من نظيرتها الحمضية. بطبيعة الحال ، سيؤثر هذا على أبعاد البطارية ، والتي من شأنها توفير الطاقة اللازمة لشبكة محددة على متن الطائرة ؛
- غالي السعر؛
- أكثر ملاءمة للجر من وظائف البادئ.
ليثيوم أيون
الأكثر تقدمًا في الوقت الحالي هي خيارات أيونات الليثيوم. حتى النهاية ، لم تكتمل هذه التقنية بعد - يتغير تكوين الألواح النشطة باستمرار ، لكن المادة التي تُجرى بها التجارب هي أيونات الليثيوم.
تتمثل أسباب هذه التغييرات في زيادة السلامة التشغيلية (على سبيل المثال ، تبين أن معدن الليثيوم متفجر) ، فضلاً عن انخفاض السمية (كانت التعديلات مع تفاعل المنغنيز وأكسيد الليثيوم ذات درجة عالية من السمية ، ولهذا السبب لا يمكن تسمية المركبات الكهربائية على هذه العناصر بأنها "خضراء" المواصلات).
تم تصميم هذه البطاريات لتكون مستقرة وآمنة قدر الإمكان للتخلص منها. تشمل مزايا هذا الابتكار ما يلي:
- أكبر سعة مقارنة بالبطاريات المماثلة الحجم ؛
- أعلى جهد كهربائي (يمكن لبنك واحد أن يزود 4 فولت ، وهو ضعف ما يوفره التناظرية "الكلاسيكية") ؛
- أقل عرضة للتفريغ الذاتي.
على الرغم من هذه المزايا ، فإن هذه البطاريات ليست قادرة بعد على التنافس مع نظائرها الأخرى. هناك عدة أسباب لذلك:
- أنها تعمل بشكل سيئ في الصقيع (في درجات حرارة سلبية تفريغ بسرعة كبيرة) ؛
- عدد قليل جدًا من دورات الشحن / التفريغ (حتى خمسمائة) ؛
- يؤدي تخزين البطارية إلى فقدان القدرة - في غضون عامين ستنخفض بنسبة 20 في المائة ؛
- يخافون من التفريغ الكامل.
- إنه يعطي طاقة ضعيفة بحيث يمكن استخدامه كعنصر بداية - ستعمل المعدات لفترة طويلة ، لكن لا توجد طاقة كافية لبدء تشغيل المحرك.
هناك تطور آخر يريدون تنفيذه في السيارات الكهربائية - وهو المكثف الفائق. بالمناسبة ، تم بالفعل إنشاء سيارات تعمل على هذا النوع من البطاريات ، ومع ذلك ، فإن لها أيضًا العديد من العيوب التي تمنعها من التنافس مع بطاريات أكثر ضررًا وخطورة. يتم وصف مثل هذا التطور وسيارة كهربائية تعمل بواسطة مصدر الطاقة هذا في مراجعة أخرى.
عمر البطارية
على الرغم من أن الأبحاث جارية حتى الآن لتحسين كفاءة وسلامة البطاريات لشبكة السيارة على متن السيارة ، إلا أن الخيارات الحمضية الأكثر شيوعًا حتى الآن.
تؤثر العوامل التالية على عمر البطارية:
- درجة الحرارة التي يتم فيها تشغيل مصدر الطاقة ؛
- جهاز البطارية
- كفاءة المولد والأداء ؛
- تثبيت البطارية
- وضع الركوب
- استهلاك الطاقة عند إيقاف تشغيل الجهاز.
تم وصف التخزين المناسب للبطارية غير المستخدمة في هنا.
تتمتع معظم البطاريات الحمضية بعمر تشغيلي صغير - أعلى جودة ، حتى لو تم مراعاة جميع قواعد التشغيل ، ستعمل من خمس إلى سبع سنوات. غالبًا ما تكون هذه نماذج غير مراقبة. يتم التعرف عليها من خلال اسم العلامة التجارية - لا يفسد المصنعون المشهورون سمعتهم بمنتجات منخفضة الجودة. أيضًا ، سيكون لهذا المنتج فترة ضمان طويلة - سنتان على الأقل.
سيستمر خيار الميزانية لمدة ثلاث سنوات ، ولن يتجاوز الضمان 12 شهرًا. يجب ألا تتسرع في هذا الخيار ، لأنه من المستحيل تهيئة ظروف مثالية لتشغيل البطارية.
على الرغم من أنه من المستحيل تحديد مورد العمل لسنوات - هذا هو نفسه كما في حالة إطارات السيارات الموصوفة في مقال آخر... يجب أن تتحمل البطارية المتوسطة 4 دورة شحن / تفريغ.
تم وصف مزيد من المعلومات حول عمر البطارية في هذا الفيديو:
أسئلة وأجوبة:
ماذا تعني البطارية؟ بطارية المجمع - بطارية التخزين. هذا جهاز يولد بشكل مستقل الكهرباء اللازمة للتشغيل المستقل للأجهزة الكهربائية في السيارة.
ماذا تفعل البطارية؟ عندما يتم شحنها ، تبدأ الكهرباء في عملية كيميائية. عندما لا يتم شحن البطارية ، يتم تشغيل عملية كيميائية لتوليد الكهرباء.
