Bil batteri
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från
versionen som granskades den 22 juni 2022; kontroller kräver
2 redigeringar .
Ett bilbatteri (närmare bestämt ett bilbatteri [förkortat bilbatteri]) är en typ av elektriskt batteri som används i bilar eller motorcyklar. Den används som en extra elkälla i ombordnätet när motorn inte är igång och för att starta motorn.
Inom elektriska transporter är det inte en extra energikälla, utan den viktigaste. Sådana batterier kallas dragkraft .
Nyckelfunktioner
- Elektrokemisk typ :
- Blybatteri . Cellens nominella spänning är cirka 2 V. Därför har praktiskt använda batterier, bestående av ett antal seriekopplade celler (sektioner, i vardagsspråk ibland "burkar"), spänningar som är multiplar av 2 V.
Längre fram i texten betraktas endast ett blybatteri, eftersom om batteriet inte är dragkraft, kommer detta att användas oftare som ett "bil-(start)batteri". Bly-syrabatterier har den unika förmågan att automatiskt stoppa laddningen och en kraftig ökning av spänningen, samt ett kraftigt fall i laddningsströmmen, när de är fulladdade. Samtidigt är det också möjligt att använda samma litiumjon- eller litium-järnfosfatbatterier , men på grund av det faktum att de kräver en extra elektronisk krets för att övervaka deras tillstånd, höga kostnader, används de mindre ofta [ 1] [2] [3] .
- Märkspänning :
- 6 V - fram till slutet av 40-talet av XX-talet hade nästan alla bilar sexvolts elektrisk utrustning. För närvarande används batterier med en spänning på 6 V endast på särskilt lätta motorfordon.
- 12V - För närvarande använder alla bensinbilar , lastbilar och bussar , och de flesta motorcyklar, bara batterier med denna spänning.
- 24 V - används på tunga lastbilar och bussar med dieselmotorer , trolleybussar , spårvagnar och militära fordon med dieselmotorer.
Även lätta lastbilar, skåpbilar och personbilar med dieselmotorer använder 12 volts batterier.
Batteriets tomgångsspänning ( spänning med borttagna poler ) kan relateras till den ungefärliga laddningsnivån. Om batteriet sitter på fordonet mäts " no load voltage " när motorn är avstängd och belastningen är helt bortkopplad (polerna borttagna).
Laddningsgraden utvärderas på ett batteri frånkopplat från belastningen efter minst 6 timmars vila och vid rumstemperatur. Vid annan temperatur än rumstemperatur tillämpas en temperaturkorrigering. I genomsnitt tror man att en temperatursänkning på 1 ° C från rumstemperatur minskar kapaciteten med cirka 1%, så vid -30 ° C kommer kapaciteten för ett bilbatteri att vara ungefär hälften av den vid +20 ° C.
Spänning utan belastning vid T = 26,7 °C
|
Ungefärlig avgift
|
Elektrolytdensitet vid T = 26,7 °C
|
12 V |
6 V
|
12,70 V |
6,32 V |
100 % |
1,265 g/cm³
|
12.35 V |
6,22V |
75 % |
1,225 g/cm³
|
12,10V |
6,12V |
femtio % |
1,190 g/cm³
|
11,95 V |
6,03 V |
25 % |
1,155 g/cm³
|
11,70 V |
6,00 V |
0 % |
1,120 g/cm³
|
Obelastningsspänningen beror också på temperaturen och på elektrolytens densitet när den är fulladdad. Det bör noteras att elektrolytens densitet vid samma laddningsnivå i sin tur också beror på temperaturen (omvänt förhållande).
- Batterikapacitet , mätt i amperetimmar. När det gäller batterimärkning visar kapacitetsvärdet hur mycket ström bilbatteriet jämnt kommer att ladda ur till slutspänningen under en 20-timmars urladdningscykel. Till exempel betyder beteckningen 6ST-60 att batteriet kommer att leverera en ström på 3 A i 20 timmar, medan spänningen vid terminalerna i slutet inte kommer att sjunka till 10,5 V. Detta betyder dock inte alls ett linjärt beroende av urladdningstiden på urladdningsströmmen. Under en hel timme kommer vårt batteri inte att kunna ge konstant 60 A.
En egenskap hos batterier är en minskning av urladdningstiden med en ökning av urladdningsströmmar. Urladdningstidens beroende av urladdningsströmmen ligger nära en effektlag. I synnerhet formeln för den tyske forskaren Peikert är utbredd , som fann att: . Här är batteriets kapacitet, och är Peukert-talet, som är en exponent som är konstant för ett givet batteri eller batterityp. För blybatterier varierar Peukert-talet vanligtvis från 1,15 till 1,35. Värdet på konstanten på vänster sida av ekvationen kan bestämmas från batteriets nominella kapacitet. Sedan, efter flera transformationer, får vi formeln för den faktiska batterikapaciteten vid en godtycklig urladdningsström :
.
Här är batteriets nominella kapacitet, och är den nominella urladdningsström som den nominella kapaciteten är inställd på (vanligtvis strömmen för en 20-timmars eller 10-timmars urladdningscykel).
Batterikapacitet väljs som regel baserat på motorns arbetsvolym (större volym - mer startkraft - större batterikapacitet), dess typ (för dieselmotorer bör kapaciteten på bilbatteriet vara större än för bensinmotorer med samma cylindervolym) och driftsförhållanden (för områden med kallt klimat ökas kapaciteten, på grund av en minskning av batteriets kapacitet vid låga temperaturer och svårigheter att starta motorn med en startmotor på grund av förtjockning av oljan ).
- Reservkapacitet. Till skillnad från den nominella kapaciteten, som bestäms av en relativt liten strömurladdning, visar reservkapaciteten hur länge en bil kan köra en vinternatt om generatorn går sönder. Urladdningsströmmen antas vara 25 A, eftersom en vinternatt läggs mycket energi på belysning och uppvärmning av interiören. I det här fallet kan du inte bara dela bilbatteriets nominella kapacitet med 25 A. Vid denna ström kommer reservkapaciteten att vara ungefär 2/3 av den nominella. Som regel anges värdet på reservkapaciteten på märkningen av ett bilbatteri i minuter.
- Startström eller kall startström ( eng. cold cranking amps, CCA ) är den maximala ström som ett batteri kan leverera utan spänningsfall vid polerna under 9V i 30 sekunder vid -18 ° C enligt GOST 53165-2008.
- Vid en omgivningstemperatur på -10 °C försämras laddningsegenskaperna för ett batteri som inte har uppvärmning på grund av kylning, och vid temperaturer under -30 °C sker praktiskt taget ingen laddning från bilens standardgenerator [4] . Temperaturen på elektrolyten i batteriet installerat på bilen är 5-7 °C högre än omgivningstemperaturen och ändras efter det med en fördröjning på 4-5 timmar. I läget för långvarig körning i 10-12 timmar stiger elektrolytens temperatur i ouppvärmda batterier med 2-3 °C och i närvaro av ett uppvärmt batterifack med 5-7 °C. Därför, för tillförlitlig drift vid låga temperaturer, används batterikonstruktioner med intern elektrisk uppvärmning [5] [6] .
Laddnings-/urladdningscykeln
Ett bilbatteri innehåller kemikalier som, när de interagerar, producerar en elektrisk ström. Två olika metaller placeras i en sur miljö som kallas en elektrolyt. Det finns ett flöde av elektroner och elektroner från en grupp av plattor passerar in i en annan.
Batteriet är laddat
Ett fulladdat batteri innehåller en negativ blysvamp (Pb) platta - katod , en positiv blydioxid (PbO 2 ) platta - anod och en elektrolyt från en lösning av svavelsyra (H 2 SO 4 ) och vatten (H 2 O) .
Batteriet börjar ta slut
När batteriet är urladdat reduceras blydioxiden vid katoden och blyet oxideras vid anoden. Metallerna i båda plattorna reagerar med SO 4 , vilket resulterar i bildning av blysulfat (PbSO 4 ). Väte (H 2 ) från svavelsyra reagerar med syre (O 2 ) från den positiva plattan och bildar vatten (H 2 O). Detta förbrukar svavelsyra och producerar vatten. Korrekt laddning avgör till stor del batteriets livslängd. [7]
Svagt batteri
I ett helt urladdat batteri är båda plattorna belagda med blysulfat (PbSO 4 ), och elektrolyten späds till stor del med vatten (H 2 O).
Batteriet laddas
Processen är motsatsen till urladdning.
Sulfatet (SO 4 ) lämnar plattorna och kombineras med väte (H 2 ) för att bli svavelsyra (H 2 SO 4 ). Fritt syre (O 2 ) kombineras med bly (Pb) på den positiva plattan för att bilda blydioxid (PbO 2 ). När batteriet närmar sig full laddning bildas väte på de negativa plattorna och syre bildas på de positiva plattorna, gasning uppstår. Den utströmmande gasen är explosiv .
Typer av bilbatterier
|
|
Strömförsörjning av ett elfordon ( "Hotzenblitz" ) med hjälp av 14 NiMH- batterier med en spänning på 12 V och en kapacitet på 78 Ah, var och en bestående av 10 prismatiska batterier med en spänning på 1,2 V |
|
Batterityp
Huvudsakligen används blysyratypen . Själva batteriet består av 6 batterier (burkar), var och en med en nominell spänning på ca 2,2 volt, seriekopplade till ett batteri. Den vanliga elektrolyten är en blandning av destillerat vatten och svavelsyra med en densitet i intervallet 1,23-1,31 g/cm³ (ju större densitet elektrolyten har, desto frostbeständigare är batteriet), men nu finns bilbatterier byggda på basis av AGM -teknik (Absorbent Glass Mat ), elektrolyten i vilken absorberas i glasfibern[ specificera ] , såväl som den så kallade . gelbatterier, där elektrolyten förtjockas till ett gelliknande tillstånd med silikagel (tekniken kallas GEL).
Mått
Det hände så att när man utvecklade en ny typ eller till och med ett märke av bilutrustning, var det ofta nödvändigt att utveckla ett nytt bilbatteri för det. I framtiden har tillverkare utvecklat ett stort utbud av olika batterier som skiljer sig markant i storlek och elektriska egenskaper. För tunga lastbilar och specialfordon med 24-volts ombordnät används två identiska 12-voltsbatterier kopplade i serie eller ett 24-voltsbatteri (sällan).
Det finns för närvarande flera batteriformfaktorer . Batterier för japanska och europeiska marknader kan variera i storlek.
Polaritet
"omvänd" eller "direkt". Bestämmer placeringen av elektroderna på bilbatterihöljet. Inrikesbilar kännetecknas av direkt polaritet, där den positiva polen är till vänster och den negativa polen är till höger, med batteriet i positionen "uttag närmare dig". Det är ofta omöjligt att installera någon annans batteri, till exempel ett "europeiskt" på en japansk bil. Ledningarna kan behöva förlängas.
Terminal diameter
I Euro-typ - typ 1 - 19,5 mm "positiv" terminal och 17,9 mm "negativ" terminal. Typ Asia - Typ 3 - 12,7 mm vid den "positiva" terminalen, - och 11,1 mm vid "minus" terminalen [8] . "Caps" produceras - adaptrar från tunna terminaler till tjocka.
Monteringstyp
I ett speciellt fordon kan en av typerna av fastsättning av ett bilbatteri implementeras - topp eller botten. I vissa fordon kanske inte strukturen för att säkra batteriet finns. Beteckningar för bottenmonteringstyper är följande: B00, B01, B03, B13.
Behov av underhåll
Enligt denna princip klassificeras bilbatterier i två typer: servade (och, som deras underkategori, lågt underhåll) och underhållsfria (i GOST-texten betecknas de som underhållsfria). Batterier som är enkla i design kräver regelbunden övervakning av elektrolytens tillstånd och regelbunden uppladdning med hjälp av en speciell teknik med en stationär laddare. I industriföretag för vård av bilbatterier finns specialutbildade personer (batteriarbetare) samt laddstationer.
Däremot "underhållsfria" bilbatterier - det betyder inte att ett sådant batteri inte behöver skötas alls. Som regel har ett underhållsfritt batteri en inbyggd hydrometerindikator , vars färg bestämmer elektrolytens densitet - ett grönt bälte vid normal densitet, rött eller vitt - vid låg (batteriet måste bytas ut). Det är också nödvändigt att regelbundet övervaka elektrolytnivån enligt märkena på höljet. På alla bilbatterier, för att undvika skador på batterifacket av syra, är det nödvändigt att kontrollera tätheten i höljet, påfyllningspluggarna och dräneringshålens renhet, och om tecken på elektrolyt uppstår, eliminera läckan och noggrant skölj höljet och facket på bilbatteriet med en neutraliserande alkalisk sammansättning. Det är också nödvändigt att regelbundet noggrant rengöra och smörja terminalerna med litiumfett för att undvika deras elektrokorrosiva förstörelse.
Intressanta fakta
- När temperaturen sjunker minskar batteriets förmåga att "ta laddning". Därför kan korta turer i vinterfrost, speciellt med strålkastarna på, ganska snabbt leda till en fullständig urladdning av även ett absolut funktionsdugligt batteri. Detta leder inte bara till omöjligheten att starta motorn, utan också till en minskning av batteritiden, särskilt för moderna batterier med täta separatorer (till exempel "kalcium"). [9]
- På vintern rekommenderas det att med jämna mellanrum ta bort batteriet från bilen och ladda det med en laddare efter att ha värmt upp det i luften till en positiv temperatur. Att värma ett kallt batteri i varmt vatten är inte önskvärt på grund av eventuell partiell avgivning av plattornas aktiva massa på grund av snabba temperaturdeformationer.
- Det finns en åsikt[ var? ] om otillåtligheten av att installera ett batteri med ökad kapacitet på en bil, eftersom bilbatteriet med en större kapacitet påstås inte hinna laddas. Men energin som spenderas på att starta motorn beror inte på kapaciteten, därför kommer den att fyllas på i bilbatteriet samtidigt med en fungerande generator. Vissa människor är också oroade över möjligheten att bränna startmotorn , men strömmen som förbrukas av startmotorn beror inte på bilbatteriets kapacitet, utan bara på dess inre motstånd och startförhållanden. För områden med stränga vintrar rekommenderas det att installera ett bilbatteri med hög kapacitet. I detta fall kommer batteriet att kunna ge mer ström vid uppstart, antalet startförsök ökar, den relativa urladdningen av batteriet minskar, vilket ökar tillförlitligheten och förlänger livslängden [10] . Men ett mindre rymligt batteri har med största sannolikhet ett större spänningsfall vid tidpunkten för start av motorn än ett mer rymligt, vilket betyder att den möjliga maximala strömmen också är mindre än för ett mer rymligt batteri, så det kanske finns en sanning i denna myt trots allt. Man bör dock komma ihåg att ett batteri med större kapacitet (än ett vanligt) kräver samma tid för att laddas fullt om det är kraftigt urladdat, eftersom det laddas med högre strömmar. Och detta händer ganska ofta på vintern, eftersom ett sådant batteri låter dig vrida startmotorn under lång tid. En egenskap hos blybatterier är att de avsevärt förkortar sin livslängd om de inte laddas till 100 %, på grund av den irreversibla sulfateringen som uppstår. Observera också att ett betydligt större batteri blir större och kanske inte får plats i batterifacket. På Internet kan du hitta påståendet att vid låga temperaturer på vintern sker sulfatering av plattor extremt långsamt på grund av den kemiska reaktionens natur.
- Det är högst oönskat att byta ut batteriet medan motorn är igång, eftersom strömstörningar i samband med frånkoppling och anslutning av batteriet kan skada fordonets elektriska utrustning . Om det är nödvändigt att byta ut batteriet med motorn igång, för att minimera strömstöten, är det nödvändigt att slå på det maximala antalet elektriska apparater i bilen innan du kopplar bort batteriet (strålkastare, "spis" motor, radio, bakruteuppvärmning etc.). Anslutningen av varje terminal måste göras snabbt, utan att upprepade gånger vidröra terminalen på batteriutgången. Motorvarvtalet får inte överstiga tomgång. Helst måste de frånkopplade/anslutna batterierna och bilterminalerna tillfälligt kopplas parallellt med kablar, koppla sedan bort alla kablar från det frånkopplade batteriet, installera det anslutna, sätta terminalerna på det och i slutet koppla bort de tillfälliga ledningarna från bilterminalerna och från det anslutna batteriet. På detta sätt uppnås en medvetet permanent anslutning av något av batterierna och oönskade spänningsöverspänningar utjämnas praktiskt taget.
- Med ett dött batteri, den sk. " Belysning " från en annan bil måste utföras med noggrant iakttagande av en viss uppsättning regler som bestäms av biltillverkaren. Brott mot dessa regler kan orsaka skador på bilens utrustning.
Se även
Anteckningar
- ↑ Litiumjonbatterier: varför de inte sätts på bilar Arkivkopia daterad 15 februari 2019 på Wayback Machine // Artikel daterad 2017-12-10 B. Ignashin. Publicerad i nr 10 (57) i tidskriften "Engine" för 2017 (s. 44-47).
- ↑ Lithium-Ion Future: New Generation Batteries Arkivexemplar daterad 15 februari 2019 på Wayback Machine // 2008-06-19 V. Sannikov. Publicerad i nr 7 (69) av Popular Mechanics , 2008.
- ↑ 7 viktiga frågor (och svar) om batterier Arkiverad 15 februari 2019 på Wayback Machine // 2018-12-24 M. Kolodochkin. Artikel i nätupplagan " Bakom ratten "
- ↑ Kashtanov, 1983 , sid. 176.
- ↑ Järnvägstransport. - 2011. Nr 12. - c.35. (inte tillgänglig länk) . Tillträdesdatum: 15 december 2015. Arkiverad från originalet 22 december 2015. (obestämd)
- ↑ Kashtanov, 1983 , sid. 21–23.
- ↑ Instruktioner om hur man laddar ett bilbatteri korrekt utan att ta bort batteriet (video) . autoclema.com. Hämtad 11 april 2018. Arkiverad från originalet 12 april 2018. (ryska)
- ↑ terminaler - Typ 1 har en europeisk standard; terminaler i ASIA-serien - Typ 3 - tunnare än den europeiska standarden. . Hämtad 13 mars 2011. Arkiverad från originalet 22 maj 2011. (obestämd)
- ↑ Översikt över information om "kalcium"-batterier från olika källor. . Hämtad 24 november 2020. Arkiverad från originalet 23 juni 2020. (obestämd)
- ↑ Mikhail Kolodochkin: "Batterier: är det möjligt att installera ett batteri med större kapacitet än standard på en bil?" Arkiverad 10 mars 2013 på Wayback Machine . " Bakom ratten ", 20.02.2013
Litteratur
- Kashtanov V. P. , Titov V. V. , Uskov A. F. et al. Blystartbatterier. Guide .. - M . : Military Publishing House, 1983. - S. 21-23, 176. - 148 sid.
Standarder i Ryska federationen
I Ryssland ställs ett antal lagstadgade krav på bilbatterier och batterier, i synnerhet gäller ett antal GOST :
Allmän
- GOST R 58092.1-2018 "Elektriska energilagringssystem (ESES). Termer och definitioner"
- GOST 15596-82 "Kemiska strömkällor. Termer och definitioner" / Samling av standarder "Elektroteknik. Termer och definitioner". Del 2 // M.: Standartinform, 2005. Texten i dokumentet på webbplatsen " Techexpert ".
- GOST 33667-2015 "Motorfordon. Tips av ledningar till slutsatser av ackumulatorbatterier och startmotorer. Tekniska krav och testmetoder»
- GOST R ISO 6469-1-2016 "Elektrisk vägtransport. Säkerhetskrav. Del 1. Batterienergilagringssystem ombord»
- GOST R IEC 62485-3-2013 “Batterier och batteriinstallationer. Säkerhetskrav. Del 3. Dragbatterier»
- GOST R IEC 61982-1-2011 "Batterier för användning i elektriska vägfordon. Del 1. Testparametrar"
- GOST R IEC 61982-2018 "Batterier för användning i elektriska vägfordon, exklusive litiumbatterier. Testmetoder för att bestämma prestanda och uthållighet"
- GOST 8771-76 "Petroleumbitumen för fyllning av ackumulatormastics. Specifikationer” ( med ändringar nr 1, 2, 3 )
- GOST 10273-79 "Grafit för tillverkning av aktiva massor av alkaliska batterier. Specifikationer” ( med ändringar nr 1, 2, 3 )
Enligt blysyra
- GOST R 53165-2008 ( IEC 60095-1:2006) "Blystartbatterier för bil- och traktorutrustning. Allmänna tekniska villkor" // M.: Standartinform, 2009. Texten i dokumentet på webbplatsen " Techexpert ".
- GOST 6851-2003 "Blystart- och icke-startbatterier för motorcykelutrustning. Allmänna tekniska villkor»
- GOST R IEC 61430-2004 “Ackumulatorer och uppladdningsbara batterier. Metoder för att testa funktionen hos anordningar utformade för att minska explosionsrisken. Blysyra startbatterier»
- GOST R IEC 60254-2-2009 Bly-syra-drivbatterier. Del 2. Mått på batterier och poler och markering av batteriernas polaritet "
- GOST 6980-76 "Ebenholtsbatterimonoblock för bilar, bussar och traktorer. Specifikationer" ( med ändringsförslag nr 1, 2, 3, 4 )
- GOST 667-73 "Svavelsyra för lagring. Specifikationer” ( med ändringar nr 1, 2, 3 )
- GOST 11380-74 "Bariumsulfatackumulator. Specifikationer” ( med ändringar nr 1, 2 )
För nickelmetallhydrid
- GOST R IEC 62675-2017 "Batterier och uppladdningsbara batterier som innehåller alkaliska och andra icke-syraelektrolyter. Förseglade prismatiska nickel-metallhydridbatterier»
- GOST R IEC 61436-2004 "Ackumulatorer och laddningsbara batterier som innehåller alkaliska och andra icke-syraelektrolyter. Förseglade nickel-metallhydridbatterier»
För nickel-kadmium
- GOST R IEC 60623-2008 "Ackumulatorer och laddningsbara batterier som innehåller alkaliska och andra icke-syraelektrolyter. Nickel-kadmium öppna prismatiska ackumulatorer»
- GOST 27174-86 (IEC 623-83) "Ackumulatorer och uppladdningsbara alkaliska nickel-kadmium-batterier med en kapacitet på upp till 150 Ah. Allmänna tekniska villkor" ( som ändrat nr 1, 2, 3, 4, 5 )
- GOST R IEC 60622-2010 "Ackumulatorer och uppladdningsbara batterier som innehåller alkaliska och andra icke-syraelektrolyter. Förseglade nickel-kadmium prismatiska batterier»
- GOST R IEC 62259-2007 "Ackumulatorer och laddningsbara batterier som innehåller alkaliska och andra icke-syraelektrolyter. Nickel-kadmium prismatiska ackumulatorer med gasrekombination»
Med litiumjon
- GOST R 56229-2014/ISO/IEC PAS 16898:2012 Elektrisk vägtransport. Litiumjonbatterier. Beteckning och mått»
- GOST R IEC 62660-1-2014 Litiumjonbatterier för elektriska vägfordon. Del 1. Bestämning av prestandaegenskaper
- GOST R IEC 62660-2-2014 "Lithium-ion-batterier för elektriska vägfordon. Del 2. Tester för tillförlitlighet och drift med överträdelse av lägen
- GOST R 58152-2018 (IEC 62660-3:2016) Litiumjonbatterier för elektriska vägfordon. Del 3. Säkerhetskrav»
- GOST R ISO 12405-1-2013 "Elektrisk vägtransport. Testmetoder för litiumjonbatterier och system för dragkraft. Del 1: Högeffekttillämpningar
- GOST R ISO 12405-2-2014 Elektrisk vägtransport. Tekniska krav för att testa moduler och system för draglitiumjonbatterier. Del 2. Högenergiapplikation»
- GOST R IEC 62620-2016 "Batterier och uppladdningsbara batterier som innehåller alkaliska eller andra icke-syraelektrolyter. Ackumulatorer och litiumbatterier för industriella tillämpningar ( inklusive batterier och batterier för gaffeltruckar, golfbilar, automatiserade fordon för containrar, järnväg, sjötransport )
Länkar