Как работает автомобильный аккумулятор?

Элемент питания — важнейшая составляющая автомобиля. Запуск двигателя, работа обслуживающих и световых систем, функционирующая сигнализация — все они зависят от качества и работоспособности аккумулятора. Функциональность аккумуляторной батареи часто определяется маркой производителя, поэтому выбор конкретной модели не лишён смысла. Однако вне зависимости от отдельных деталей, определяющих различие АКБ, принцип работы и устройство всех аккумуляторов подчиняются общей схеме.

Основную часть АКБ составляют свинцово-кислотные устройства. Однако тенденция меняется, и на современных автомобилях (например, Porsche и Cayenne) устанавливают преимущественно литий-ионные LFP.

Назначение и принцип работы АКБ

Автомобили с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) неспособны работать без напряжения в сети. Начальное напряжение всегда обеспечивает аккумулятор, и только после запуска двигателя электрическую энергию вырабатывает генератор. То есть основная задача АКБ — запуск двигателя, его начальная прокрутка с последующим накоплением и хранением энергии. Воспользоваться питанием от АКБ можно и позже, если в этом есть необходимость. Таким образом, аккумулятор обеспечивает системы током при неработающем двигателе и выполняет роль буфера.

После запуска ДВС всю нагрузку по питанию берёт на себя генератор. И только в том случае, если его производительности не хватает, автономное питание обеспечивает аккумулятор, включаясь в процесс без промедления.

Принцип работы аккумулятора основан на циклах разряд/заряд. В его основу заложена реакция окисления свинца (Pb) в электролите, которую обеспечивают отрицательно и положительно заряженные пластины.

Химическая реакция при разряде и заряде АКБ

На отрицательно заряженной пластине (аноде) свинец (Pb) растворяется в электролите, в результате чего серная кислота (H2SO4) окисляет металл. Одновременно на положительной пластине (катоде) свинец (Pb) частично восстанавливается из диоксида. Эта реакция и создаёт потенциал для выработки электричества. При заряде происходит обратная реакция. В этом случае увеличивается плотность электролита, а также количество серной кислоты (H2SO4) и диоксида.

Устройство автомобильного аккумулятора

Все аккумуляторы, поставляемые на рынок, различны по ёмкости и вспомогательным деталям. Ими оперируют, выбирая автомобильный аккумулятор для конкретной модели авто, учитывая объём двигателя. Например:

• внедорожникам и транспортным средствам средней грузоподъёмности требуется АКБ ёмкостью 90 ампер-час;
• фурам — 200 ампер-час и т. д.

Мощность способна меняться в разных условиях эксплуатации и зависит от параметров автомобиля. При этом устройство всех аккумуляторов подчиняется общим принципам и характеризуется одними и те же составляющими. Итак, из чего состоит аккумуляторная батарея.

• Сепараторы — изоляторы, предотвращающие короткое замыкание. Изготовлены в виде запаянных конвертов из высокопористых материалов.
• Пластины — помещённые в электролит катоды и аноды.
• Электролит — смесь дистиллированной воды (64%) с серной кислотой (36%). Процентное соотношение этих веществ меняется в зависимости от уровня заряда: уменьшается заряд — увеличивается количество воды. В заряженном аккумуляторе баланс восстанавливается.
• Ячейки — шесть герметичных блоков с напряжением 2В, погружённые в электролит.
• Клеммы — изделия высокой проводимости, устойчивые к нагреву, с их помощью аккумулятор подключают к бортовой сети. Клеммы изготавливают из свинца (Pb)
• Пробки — откручивающиеся изделия, закрывающие доступ к секциям. Чтобы проверить плотность, уровень и цвет электролита, пробки откручивают.
• Корпус — ёмкость, изготовленная из нейтральных к кислоте материалов и вмещающая в себя все элементы аккумулятора. Обычно для изготовления корпуса используют сополимер полипропилена, который наделён противоударными и термостойкими свойствами.
• Крышка — прочное изделие из сополимера полипропилена, закрывающая верх корпуса. Для крышки предусмотрено три функциональных элемента — заливочные отверстия, соединяющие их газовые каналы и лабиринтная полость, улавливающая водные пары.

В блоках размещены положительно и отрицательно заряженные пластины (электроды), количество которых зависит от ёмкости аккумуляторной батареи. Герметичность блоков обеспечивают ячейки корпуса. Единственный общий элемент этих блоков — электрический контакт. Электрический ток вырабатывается в пластинах благодаря химической реакции, преобразующей свинцовую массу в сульфат свинца (PbCO4).

АКБ всегда работает только в двух режимах — разряд/заряд. Отдавая электрический ток, пластины теряют активную массу, то есть разряжаются.

Общий вывод

Знание устройства и принципа работы автомобильного аккумулятора облегчают его обслуживание. Это важно, поскольку только при грамотном обслуживании (эксплуатации, хранении, зарядке) аккумулятор будет служить исправно и долго.