Конструкция свинцовых аккумуляторных батарей

Более ста лет развития и исследований других способов сохра­нения энергии, свинцово-кислотная батарея остается лучшим выбором для применения в автомобиле. Главное в этом выборе ее стоимость и плотность энергии.

За долгие годы постепенные изменения приве­ли к тому, что повсеместно используемая батарея стала герметичной, не требующей обслуживания, надежной и долговечной.

Основная конструкция свинцово-кислотной батареи номинала 12 В состоит из шести элемен­тов, соединенных последовательно. Каждый эле­мент, создающий напряжение около 2 В, разме­щен в индивидуальном отсеке внутри корпуса из полипропилена или же из аналогичного матери­ала. На рис. 5.2, где показана батарея в разрезе, видны основные элементы конструкции.

Рис. 5.2 Свинцово-кислотная батарея

Актив­ное вещество, формирующее положительные и отрицательные пластины, удерживается в сетках или корзинах. Сепараторы, сделанные из микро­пористой пластмассы, изолируют пластины друг от друга.

Сетки, соединительные полосы и клеммы ба­тареи сделаны из свинцового сплава. Долгие годы это был антимонид свинца (РbSb), но теперь он повсеместно заменен кальцитом свинца (РbСа). Современные материалы вызывают меньшее га­зообразование из электролита, когда батарея пол­ностью заряжена. С этого момента стали возмож­ны герметичные батареи, так как потеря воды была значительно уменьшена.

Однако даже современные батареи, называемые герметичными, все еще имеют маленькое отвер­стие, предотвращающее рост давления при обра­зовании даже малого количества газа. Еще одно требование, необходимое для герметичных бата­рей - точный контроль напряжения зарядки.

Требования к системе зарядки автомобиля

Система зарядки должна удовлетворять потребности вэлектроэнергии на всех эксплуатационных режимах, и быстро заряжать батарею.

Главным элементом системы зарядки в автомобиле явля­ется генератор переменного тока. Генератор вырабатывает переменный ток, но на выходных клеммах генератора, должено быть стабильное постоянное напряжение, так как именно постоянный ток необходим для зарядки аккумуляторной батареи.

Система зарядки должна отвечать следующим критериям (при ра­ботающем двигателе):

1. удовлетворять токовые потребности всех на­грузок;

2. обеспечивать требования по току за­ряда для батареи;

3. работать при холостых оборотах двигателя;

4. иметь эффективное соотношение между мощ­ностью и весом;

5. быть надежной, бесшумной и устойчивой к загрязнению;

6. нуждаться в минимальном обслуживании;

7. позволять диагностировать исправное состо­яние.

Электрические нагрузки автомобиля

Нагрузки на генератор можно разделить на три отдельные группы:

1. постоянные;

2. длительные;

3. кратковременные.

Таблица 6.1. Типичное потребление электроэнергии электрическими компонентами автомобиля

Постоянные нагрузки	Мощность, Вт	Ток при 14 В, А	Ток при 28 В, А
Зажигание	30	2,0	1,0
Инжекторы топлива	70	5,0	2,'5
Топливный насос	70	5,0	2,5
Приборная панель	10	1,0	0,5
Итого	180	13,0	6,5
Продолжительные нагрузки	Мощность, Вт	Ток при 14 В, А	Ток при 28 В, А
Габаритные и задние огни	30	2,0	1,6
Огни освещения номера	10	1,0	0,5
Фары дальнего света	200	15,0	7,0
Фары ближнего света	160	12,0	6,0
Огни подсветки приборов	25	2,0	1,0
Приемник/Магнитофон/СD	15/30	1,0/2,0	0,5/1,0
Итого (при средней загрузке фар)	260-270	20	10
Кратковременные нагрузки	Мощность, Вт	Ток при 14 В, А	Ток при 28 В, А
Нагреватель	50	3,5	2,0
Индикаторы	50	3,5	2,0
Стоп-сигналы	40	3,0	1,5
Передние стеклоочистители	80	6,0	3,0
Задние стеклоочистители	50	3,5	2,0
Электрические стеклоподъемники	150	11,0	5,5
Вентилятор охлаждения радиатора	150	11,0	5,5
Вентилятор обогрева салона	80	6,0	3,0
Обогреватель заднего стекла	120	9,0	4,5
Лампы внутреннего освещения	10	1 ,0	0,5
Звуковые сигналы	40	3,0	1,5
Задние противотуманные фонари	40	3,0	1,5
Фонари заднего хода	40	3,0	1,5
Дополнительные лампы	110	8,0	4,0
Прикуриватель	100	7,0	3,5
Очиститель передних фар	100	7,0	3,5
Регулировка сидения	150	11,0	5,5
Подогрев сидения	200	14,0	7,0
Мотор привода люка в крыше	150	11,0	5,5
Электрические приводы зеркал	10	1,0	0,5
Итого	1,7 КВт	125,5	63,5

Среднее потребление кратковремных нагрузок с коэффициентом 0,1, составит: 0,1 · 1,7 = 170 Вт.

Для определения необходимой мощности, надо сложить мощности, по­требляемые каждым элементом автомобиля, и добавить мощнос­ть, необходимую для зарядки батареи.

В табл. 6.1 приведен список типичных потребностей в элект­роэнергии различных систем транспортного сред­ства.

В списке отсутствуют некоторые потребители, такие как, электрических усилителей руля, обогревателей ветровых стекол и т.д. Этот список будет расширяться.

Кратковременные нагрузки возникают нечасто, а некоторые потребители энергии, вроде обогрва задних стекол и нагревателей сидений, как гравило оснащаются реле с таймером. Поэтому к полной сумме требуемой мощности применен коэф­фициент 0,1. В этом примере сумма требуемой мощности равна:

180 + 260 + 170 = 610 Вт (43 А при 14 В).

Эта на­грузка является дополнительной к току, требуе­мому для подзарядки батареи.