close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

DIPLOM(4)

код для вставкиСкачать

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1.АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
1.1.Современная классификация автомобильных аккумуляторных батарей
1.2.Особенности конструкции аккумуляторной батареи
1.3.Нормативные характеристики аккумуляторных батарей в стартерном режиме разряда 2.МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
2.1.Показатели разряда аккумуляторной батареи током холодной прокрутки
2.2.Резервная и номинальная ёмкости аккумуляторной батареи
2.3.Оценка технического уровня аккумуляторных батарей по параметрам разряда в стартерном режиме
3.ДИАГНОСТИРОВАНИЕ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
4.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
5.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАТЬ
Выводы
Список используемых источников
ВВЕДЕНИЕ
В автомобильных системах электрооборудования аккумуляторные батареи играют роль химического источника запасенной электрической энергии, вырабатываемой генератором переменного тока. Аккумуляторная батарея должна быть способна давать ограниченный по продолжительности. Но высокий по значению ток, предназначенный для запуска двигателя (особенно при низких температурах), и обеспечивать все другие важные компоненты системы электрической энергией в течение ограниченного времени работы двигателя на холостом ходу или при его выключении. Свинцовые аккумуляторные батареи представляют собой обычное средство для удовлетворения этих потребностей. Типичными напряжениями систем являются 12 В на легковых автомобилях и 24 В на грузовых автомобилях для перевозки универсальных тяжеловесных грузов, что достигается последовательным соединением двух двенадцативольтовых аккумуляторных батарей.
Аккумуляторные батареи специально разрабатывают в целях удовлетворения отдельных требований по мощности пуска двигателя, емкости и величине тока при температурах от -30℃ до +70℃. Существуют дополнительные требования для необслуживаемых аккумуляторных батарей, аккумуляторных батарей с защитой от вибрации. [1]
1.АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
1.1.Современная классификация автомобильных аккумуляторных батарей
В устройстве современных свинцовых стартерных аккумуляторных батарей заложены единые принципы, основанные на природе вторичных химических источников тока (ХИТ). Каждый аккумулятор состоит из пространственно разделенных синтетическими сепараторами разноименных электродов (положительных и отрицательных), погруженных в электролит (водный раствор серной кислоты) и помещенных в прочный сосуд, который в определенных пределах устойчив к химическому воздействию электролита, механическим нагрузкам и температурным колебаниям.
Вместе с тем, в зависимости от применяемых для производства материалов, различают несколько видов исполнения аккумуляторных батарей по совокупности их эксплуатационных качеств. Поэтому современные батареи подразделяются на основные классы и виды исполнения.
Классификация свинцовых стартерных аккумуляторных батарей в Российской Федерации осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ Р 53165-2005, который разработан на основе документа Международной Электротехнической Комиссии (МЕК) 60095-1.
В зависимости от условий применения стандартом установлены три следующие класса батарей:
- Класс "А": стартерные батареи, применяемые при обычном циклировании и механических нагрузках;
- Класс "В": стартерные батареи, применяемые при значительно более высоких требованиях к устойчивости при циклировании и механическим нагрузкам;
-Класс "С": стартерные батареи, предназначенные для функционирования при высоких температурах.
Кроме того, согласно этому же стандарту, аккумуляторные батареи различают по их виду исполнения следующим образом:
- аккумуляторная батарея открытая, (вентилируемая, со свободным жидким электролитом): батарея, имеющая общую крышку с одним или несколькими вентиляционными отверстиями, через которые свободно могут выделяться газообразные продукты;
- аккумуляторная батарея с регулирующим клапаном (с газовой рекомбинацией, исполнение VRLA): батарея с газовой рекомбинацией, имеющая регулирующий клапан, который при нормальных условиях работы закрыт и не пропускает кислород воздуха во внутреннее пространство аккумулятора. Устройство клапана позволяет газу выходить в окружающую среду при превышении внутренним давлением заранее установленного допустимого значения. В аккумуляторную батарею исполнения VRLA в процессе эксплуатации невозможно доливать воду или электролит. В этом виде батарей электролит находится в связанном (иммобилизованном) состоянии.
Современные батареи в основном выпускаются в виде ряда открытых (вентилируемых) исполнений. Однако батареи закрытого вида в исполнении VRLA постепенно проникают во все сферы применения, традиционные для свинцовых аккумуляторов, и их доля на рынке неуклонно возрастает.
Согласно принятой в настоящее время международной классификации батареи открытого вида производятся в следующих исполнениях:
- нормального исполнения (N), для которых расход воды не нормируется;
- исполнение с малым расходом воды (L) - не более 4 г/А-ч ёмкости двадцатичасового разряда;
- исполнение с очень малым расходом воды (VL) - не более 1 г/А-ч ёмкости двадцатичасового разряда. [2]
1.2.Особенности конструкции аккумуляторной батареи
Батареи открытые (вентилируемые).
Первоначальное (классическое) исполнение открытых батарей ведет свою историю с начала XX века, с появления первых электрических стартеров. За прошедшие сто лет это исполнение претерпевало ряд непрерывных усовершенствований, связанных с появлением новых материалов и технологий. В настоящее время оно уже стало достоянием истории, благодаря развитию производства современных исполнений батарей. Поэтому здесь мы начнём описание внутреннего устройства свинцовых стартерных батарей с рассказа о современных открытых батареях в пластмассовом корпусе с общей крышкой.
Батареи нормального исполнения.
Аккумуляторные батареи нормального исполнения характеризуются применением для изготовления их токоотводов (решёток) свинцово-сурьмяных сплавов с содержанием сурьмы более 3,0 %. Основными недостатками свинцовых батарей нормального исполнения, известными с самого начала их существования, являются:
- необходимость регулярного (не реже одного раза в месяц) контроля уровня электролита и доливки дистиллированной воды при снижении уровня ниже нормы;
- сравнительно высокая скорость саморазряда (до 14 % за месяц у новых батарей), которая в процессе эксплуатации постоянно увеличивается и после полутора-двух лет работы возрастает в три-четыре раза.
Эти недостатки являются следствием сравнительно высокого содержания сурьмы в сплавах для токоотводов (решёток) аккумуляторных электродов (пластин).
До начала семидесятых годов традиционные батареи изготавливались в корпусах из эбонита или кислотостойкого пластика с отдельными аккумуляторными крышками и герметизировались битумной мастикой. Поэтому периодически требовалось очищать их от пыли и грязи с целью снижения саморазряда по перемычкам, находящимся на поверхности крышек батареи.
В семидесятые-восьмидесятые годы XX века, с развитием производства современных полимерных материалов и технологий их переработки, появилась и активно завоевала рынок конструкция и технология производства батарей в тонкостенных моноблоках из сополимера пропилена с этиленом. Такие батареи имеют единую для всех аккумуляторов общую крышку, герметизация которой происходит при помощи контактно-тепловой сварки без использования мастики. Поверхностный саморазряд по общей крышке снизился, однако скорость внутреннего саморазряда не изменилась.
Аккумуляторные батареи (см. Рис. 1.1) собираются в одном корпусе-моноблоке из кислотостойкой пластмассы (полипропилен и его сополимеры), разделённом перегородками на отдельные ячейки (банки). Количество ячеек равно количеству аккумуляторов в батарее. В каждой ячейке находится блок электродов, который состоит из чередующихся положительных и отрицательных электродов, разделённых сепараторами. По сути, каждая аккумуляторная батарея состоит из нескольких аккумуляторов с номинальным напряжением 2,0 В, соединённых последовательно.
Электрическая ёмкость одного электрода определяется площадью его рабочей поверхности и толщиной. Обычно ёмкость одного электрода стартерной батареи колеблется в пределах от 8 до 15 А-ч. С целью получения заданной ёмкости аккумулятора, которая будет кратной ёмкости одного электрода, их соединяют полюсными мостиками в параллельные группы посредством газовой сварки или методом окунания ушек электродов в расплавленный свинцовый сплав на специальных автоматизированных установках. Для обеспечения дальнейшего последовательного соединения соседних аккумуляторов между собой в батарею, к полюсным мостикам приваривают борн. После этого посредством контактной электрической сварки борнов через отверстия в перегородках моноблока, аккумуляторы соединяются между собой последовательно.
Соотношение между количеством положительных и отрицательных электродов зависит от требований, предъявляемых к аккумуляторной батарее. При этом количество электродов различной полярности не может различаться больше, чем на одну единицу.
Аккумуляторная решетка традиционно до середины 50-х годов отрицательных электродов в аккумуляторе было на один больше, чем положительных. При этом положительные электроды были на 10-20 % толще, чем отрицательные, а два крайних (наружных) отрицательных электрода в каждом блоке имели толщину до 40 % меньше положительных.
Однако, благодаря проведённым во второй половине XX века исследованиям и разработкам, появились аккумуляторные батареи, в которых количество отрицательных и положительных электродов одинаково, а также батареи с количеством положительных электродов на один больше, чем отрицательных. В этих случаях оба электрода имеют, как правило, одинаковую толщину.
При этом следует заметить, что все три варианта конструкции электродного блока равноценны с точки зрения долговечности.
Рис. 1.1 Устройство современной открытой (вентилируемой) батареи.
1 - отрицательные электроды; 2 - сепаратор; 3 - положительные электроды; 4 - борн ; 5 - щиток; 6 - свинцовый мостик; 7 - крышка; 8 - межэлементное соединение; 9 - резьбовая пробка; 10 - полюсные выводы; 11 - моноблок. Электрод каждой полярности состоит из активной массы, нанесённой на токоотвод решетчатой конструкции (решётку). Токоотвод свинцового аккумулятора (см. Рис. 1.2) выполняет двойную функцию. Он является не только проводником первого рода, по которому генерируемая активной массой электрическая энергия передаётся посредством мостов, борнов и перемычек во внешнюю электрическую цепь, но и служит конструкционным элементом, обеспечивающим механическое удержание активной массы и возможность параллельного соединения электродов между собой в блоки при помощи ушек. Он представляет собой сетку, состоящую из вертикальных или наклонных рёбер и горизонтальных жилок, расположенных внутри прямоугольной рамки. В верхней части рамки выполнено ушко, которое служит для параллельного соединения электродов в блок при помощи полюсного мостика.
Рис. 1.2. Токоотвод современной стартерной батареи.
Активная масса электродов имеет высокую пористость (47-60 %) и у новых заряженных аккумуляторов на положительном электроде состоит, в основном, из двуокиси свинца РЬO2 (85-95 %), а на отрицательном электроде - из губчатого свинца РЬ (80-90 %). Кроме того, в активных массах остаются в небольшом количестве промежуточные окислы и сульфат свинца, содержание которых на первых циклах эксплуатации снижается за счёт более полного формирования активных материалов при повторяющихся зарядах.
Сепараторы, расположенные между разноименными электродами, служат для пространственного разделения участвующих в электрохимических превращениях реагентов, обеспечивая тем самым работоспособность аккумулятора. Вместе с тем, сепараторы обеспечивают возможность диффузии электролита от одного электрода к другому.
При протекании электродных реакций у положительного электрода происходит более значительное изменение концентрации и плотности электролита, чем у отрицательного. Поэтому сторона сепаратора, обращенная к положительному электроду, выполнена ребристой, для облегчения доступа электролита к поверхности активной массы. При этом высота ребра, как правило, превышает половину толщины электрода. В современных модификациях сепараторов на стороне, обращенной к отрицательному электроду, также могут быть выполнены рёбра, высотой 0,2-0,3 мм для улучшения условий диффузии электролита у этого электрода. Благодаря применению для сепаратора современного эластичного микропористого материала (на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с низким электрическим сопротивлением), один из аккумуляторных электродов помещают в сепаратор-конверт. В этом случае замыкание электродов различной полярности, при наличии шлама в нижней части блока при эксплуатации батареи практически исключено. Поэтому блок электродов устанавливают прямо на дно ячейки моноблока.
Электродный блок , установленный в ячейку моноблока (в просторечии называемую "банкой") и закрытый крышкой является отдельным аккумулятором с номинальным напряжением 2,0 В.
Электродные блоки, установленные в моноблок из современных полимерных материалов (полипропилен и его сополимеры), соединяются последовательно при помощи укороченных межэлементных соединений через отверстия в перегородках моноблока.
Борны соседних аккумуляторов располагаются около технологического отверстия, предусмотренного в перегородке моноблока. При помощи пуансонов в клещах сварочной машины, приложением осевого усилия, часть металла борнов выдавливается в отверстие до достижения механического и электрического контакта между соединяемыми деталями внутри отверстия. Затем включается сварочный ток и происходит контактная электросварка борнов, которая обеспечивает однородную структуру соединения и герметичность между соседними аккумуляторами.
Для батарей, работающих в условиях повышенных механических нагрузок (удары, вибрация) созданы конструкция и технология соединения, обеспечивающие повышенную вибрационную и ударную стойкость.
Соединение в этом случае осуществляется в два этапа. Вначале в специально выполненных углублениях на верхней части перегородки моноблока производится газовая сварка борнов соседних аккумуляторов. Затем место сварки герметизируется на специальной установке путём экструзии в литейную форму, в которую помещают сваренное соединение, пластмассы, из которой изготовлен моноблок. Образующийся при этом вокруг соединения пластмассовый "чехол" не только надёжно герметизирует место сварки, но и служит дополнительным упором для электродного блока при внешних механических (ударных и вибрационных) воздействиях на батарею.
Батареи с малым расходом воды (исполнение L - не более А г/А-ч)
Отмеченные выше недостатки открытых свинцовых батарей нормального исполнения обусловлены тем, что сурьма, которая содержится в сплаве положительных токоотводов, постепенно, по мере их коррозии, переходит через раствор на поверхность активной массы отрицательного электрода. Осаждение сурьмы на поверхности отрицательной активной массы снижает напряжение, при котором начинает выделяться водород. Поэтому, в конце зарядного процесса и при перезаряде, происходит активное газовыделение, похожее на кипение электролита, вследствие электролитического разложения входящей в его состав воды.
За последние тридцать лет произошло существенное развитие технологий и совершенствование оборудования для аккумуляторного производства. В результате были разработаны и появились на рынке несколько разновидностей батарей со значительно меньшим расходом воды в процессе эксплуатации. Основной отличительной особенностью таких батарей является использование для производства токоотводов сплавов с пониженным содержанием сурьмы или совсем без добавления сурьмы.
Батареи со значительно уменьшенным расходом воды начали выпускать в США в конце семидесятых годов ХХ-го столетия. Для токоотводов, как положительного, так и отрицательного электродов этих батарей, применяли свинцово-кальциевый сплав с содержанием кальция 0,07-0,1 % и олова 0,1-0,12 % (остальное - свинец). Это позволило добиться весьма значительного снижения газовыделения, которое обеспечивало эксплуатацию батареи без доливки воды в течение не менее двух лет. При этом саморазряд батарей замедлился более чем в шесть раз. Однако, после двух-трёх глубоких разрядов, такие батареи теряют 40-50 % ёмкости и их стартерные характеристики также снижаются. Именно по этой причине такие батареи не нашли широкого распространения ни в Европе, ни в России.
В Европе при производстве батарей с малым расходом воды пошли по пути применения сплавов с пониженным до 2,5-3,0 % содержанием сурьмы. Такие батареи прекрасно переносили глубокие разряды и надёжно работали без доливки воды в течение 12-18 месяцев. Однако потери воды и уровень саморазряда европейских батарей на основе малосурьмяных сплавов были в два-три раза выше, чем у американских батарей с кальциевыми токоотводами. Расход воды в батареях, которые выпускались в Западной Европе, составлял немногим более 4 г/А*ч, что было более чем в два раза хуже, чем у батарей, производившихся тогда в США на основе свинцово-кальциевого сплава.
Поэтому преимущества свинцово-кальциевого сплава заставили специалистов работать над поисками возможностей его использования в производстве положительных пластин стартерных батарей. Однако вначале в США появились батареи системы "кальций плюс" ("гибридные") - с содержанием до 1,5-1,8 % сурьмы и 1,4-1,6 % кадмия в положительном токоотводе и отрицательным свинцово-кальциевым токоотводом. Затем и в Европе появляются так называемые "гибридные" батареи, содержащие положительные токоотводы из малосурьмяного сплава (не более 2,0 %) с добавлением мышьяка, олова, меди, селена и т.п. в различных комбинациях и соотношениях, и отрицательные токоотводы - из свинцово-кальциевого сплава. Характеристики этих батарей по расходу воды и саморазряду вдвое лучше, чем у малосурьмяных батарей предыдущего поколения и полностью отвечают требованиям, предъявляемым к батареям с малым расходом воды, который реально составляет 2,0-3,0 г/А-ч. Однако, показатели этих батарей все ещё не такие хорошие, как у свинцово-кальциевых.
В связи со значительным увеличением доли свинцово-кальциевого сплава при производстве аккумуляторных батарей, широкое распространение за рубежом получила технология изготовления токоотводов для электродных пластин методом просечки и растяжки свинцово-кальциевой ленты.
Она позволяет существенно повысить производительность аккумуляторного производства благодаря полной автоматизации процесса изготовления аккумуляторных пластин и значительно уменьшить расход свинца на батарею. Однако батареи с просечными пластинами могут выпускаться с завода только залитыми электролитом и заряженными.
Следует отметить, что пластины, изготовленные по "просечной" технологии, механически менее прочные, чем пластины на базе традиционных литых решёток. Это влияет на снижение срока службы батарей вследствие ускоренного разрушения положительных пластин в батареях, которые эксплуатируются в условиях повышенного зарядного напряжения, особенно в тех случаях, когда пластины обеих полярностей изготовлены на базе просечной технологии. Поэтому в последние годы, ведущие мировые производители не допускают на сборочные конвейеры батареи с положительными пластинами, изготовленными методом просечки.
Батареи с очень малым расходом воды (исполнение VL - не более 1 г/А*ч).
В конце 90-х годов XX столетия и в США, и в Западной Европе начинается производство батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава с добавкой серебра, которые не так чувствительны к глубоким разрядам, как их предшественницы, производившиеся в основном в США с начала восьмидесятых годов. Это значит, что скорость снижения ёмкости при глубоких разрядах у батарей со свинцово-кальциевыми сплавами с добавлением серебра стала примерно в два раза меньше, чем при отсутствии серебра в сплаве. Расход воды у этих батарей не превышает 1 г/А-ч. Это позволяет обеспечить эксплуатацию батареи без доливки воды в течение всего срока службы в штатных условиях для современных систем регулирования зарядного напряжения, обеспечивающих следующие показатели:
-напряжение в бортовой сети автомобиля при нормальных условиях 14,1 ±0,1 В;
- температурная компенсация зарядного напряжения;
-температура окружающей среды от - 25°С до +35°С;
-среднегодовой пробег не более 25 тыс. км в смешанном режиме (городской и загородный пробег примерно поровну).
Поэтому в конструкции многих батарей с очень малым расходом воды, выпускаемых производителями из США, Кореи и Западной Европы, отверстия для доливки воды в крышках отсутствуют. Однако при этом исключается и возможность доступа внутрь аккумулятора для контроля плотности электролита и доливки воды в батарею при необходимости. Такие аккумуляторные батареи, у которых отсутствуют отверстия для доливки воды, а имеется только атмосферная связь внутренней полости батареи с окружающей средой через небольшие вентиляционные отверстия на торцах крышки, обычно снабжены индикатором состояния заряженности.
Однако полностью избежать снижения ёмкости после глубоких разрядов свинцово-кальциевых батарей пока не удалось, хотя скорость этого процесса, как отмечено выше, значительно замедлилась. Применение на автомобильной технике нового поколения батарей без отверстий для доливки дистиллированной воды стало возможным благодаря совместным усилиям производителей батарей и автомобильного электрооборудования. Ведь для обеспечения максимального использования ресурса закрытой вентилируемой батареи необходимо поддерживать стабильный уровень зарядного напряжения, обеспечивающий минимальное разложение воды при заряде. Вместе с тем, степень заряженности батареи должна быть достаточной для надёжного пуска двигателя стартером и безотказной работы всего электрооборудования. Это стало возможным, благодаря созданию ведущими производителями автомобилей системы регулирования зарядного напряжения, обеспечивающей его стабильность и температурную компенсацию. Это значит, что при изменении температуры зарядное напряжение изменяется в направлении, обеспечивающем оптимальные условия работы аккумуляторной батареи.
Аккумуляторные батареи без пробок для доливки воды, контроля уровня и плотности электролита в рекламных публикациях часто называют "абсолютно" или "полностью необслуживаемыми", хотя точнее было бы называть их батареями, лишёнными возможности полноценного контроля состояния и обслуживания (при возникновении такой необходимости после сбоев в работе электрооборудования).
Поэтому владельцы автомобилей, решившие использовать батареи без отверстий для доливки воды, должны более внимательно относиться к обеспечению исправной работы электрооборудования. В первую очередь, это касается натяжения ремня привода генератора, исправности самого генератора, регулятора напряжения, а также отсутствия утечек тона в системе электрооборудования и сигнализации автомобиля.
В России производятся открытые стартерные аккумуляторные батареи нормального исполнения на основе малосурьмяных сплавов, ёмкостью от 44 до 220 А*ч. Кроме того, в 2008 году на некоторых заводах началось производство батарей с малым расходом воды (исполнение L) и с очень малым расходом воды (исполнение VL), ёмкостью до 100 А ч. Все современные открытые батареи, которые производятся в России, имеют сепараторы-конверты из высокопористого полиэтилена с низким электросопротивлением, что улучшает их работоспособность при отрицательных температурах и снижает вероятность возникновения внутренних коротких замыканий при эксплуатации батарей. Большая часть импортируемых в Россию залитых батарей производится по гибридной технологии (исполнение L), либо по технологии "кальций-кальций", то есть с электродами обеих полярностей из свинцово-кальциевого сплава (исполнение VL).
При производстве сухозаряженных батарей в основном применяют, как для положительных, так и для отрицательных электродов, малосурьмяные сплавы с содержанием сурьмы менее 2 %. В случае необходимости возможно производство сухозаряженных батарей со свинцово-кальциевыми электродами при использовании технологии непрерывного литья фирмы WIRTZ (США) или штамповки из предварительно отлитой свинцовой ленты.
Батареи закрытые с регулирующим клапаном (VRLA).
На импортных автомобилях представительского класса стали появляться батареи нового поколения - закрытые батареи с регулирующим клапаном (VRLA) и иммобилизованным (связанным) электролитом.
Создание закрытой (герметизированной) батареи свинцово-кислотной системы становится возможным благодаря созданию условий для рекомбинации выделяющегося на положительном электроде газообразного кислорода на поверхности отрицательного электрода, который взаимодействует с отрицательной активной массой и не выделяется в окружающую среду (реализация кислородного цикла). Для этого конструируют батарею таким образом, чтобы ёмкость отрицательных электродов в аккумуляторе была несколько больше, чем ёмкость положительных электродов. Тогда в процессе заряда положительные электроды полностью зарядятся раньше, чем отрицательные, и выделение кислорода на положительном электроде начнётся до начала выделения водорода на отрицательном электроде. Выделяющийся кислород, пройдя через газовые каналы в межэлектродном зазоре, как показано на Рис.10, вступит в химическую реакцию с активной массой отрицательного электрода.
Для ускорения поступления кислорода от положительного электрода к отрицательному необходимо ограничение объёма свободного электролита. Поэтому для производства герметизированных батарей разработаны методы связывания (иммобилизации) жидкого электролита. В настоящее время применяются два способа связывания: - создание загущённого (гелеобразного) электролита;
- абсорбция (пропитывание) жидкого электролита в специальные сепараторы с высокой объёмной пористостью и активную массу аккумуляторных электродов.
Электролит из таких батарей не вытекает даже в случае, если в корпусе образуется сквозное отверстие. Поэтому такие аккумуляторные батареи сохраняют свою работоспособность в течение достаточно длительного времени даже после того" как будет пробита наружная стенка корпуса. Они менее чувствительны к длительному пребыванию в состоянии низкой степени зараженности, чем аккумуляторные батареи со свободным (жидким) электролитом.
Для получения гелеобразного электролита применяют силикагель, аллюмогель и другие подобные по свойствам вещества. При смачивании серной кислотой эти вещества образуют тиксотропный гель. Гелеобразный электролит имеет более высокое электрическое сопротивление, чем жидкий электролит вследствие ограничения подвижности ионов.
Применение в батареях закрытого исполнения раствора электролита в жидком состоянии стало возможно, благодаря созданию качественно нового вида сепаратора в виде нетканого мата из ультратонких стеклянных волокон. Объёмная пористость современных стеклосепараторов достигает 90-95 %. При этом в структуре сепаратора имеются как мелкие поры диаметром порядка 1 мкм и менее (которые служат, в основном, для удержания электролита), так и более крупные поры диаметром порядка 20 мкм (которые предназначены для организации транспорта газовых пузырьков от поверхности положительного электрода к поверхности отрицательного электрода). Искусственное ограничение ёмкости положительных электродов и объёма электролита приводят к тому, что ёмкость герметизированных свинцовых батарей с иммобилизованным электролитом примерно на 15 % ниже, чем батарей со свободным электролитом того же объёма и массы. Устройство свинцовой батареи с иммобилизованным электролитом показано на Рис. 1.3.
Закрытые свинцовые батареи с иммобилизованным электролитом имеют регулирующий (предохранительный) клапан. Этот клапан служит для того, чтобы давление внутри аккумулятора при его эксплуатации не превышало величины, которая является допустимой по условиям работоспособности и прочности корпусных деталей. Дело в том, что, несмотря на применяемые ограничения ёмкости положительных электродов, выделение водорода на отрицательном электроде в процессе заряда, особенно на заключительной его стадии, полностью подавить пока не удаётся. Причём скорость его выделения в конце зарядного процесса несколько выше, чем скорость выделения кислорода.
Рис. 1.3. Устройство закрытой АКБ с регулирующим клапаном (исполнение VRLA).
Избыточная часть водорода вызывает рост давления внутри аккумулятора. Для ограничения роста внутреннего давления в заданных пределах и служит предохранительный клапан.
Таким образом, свинцовые аккумуляторные батареи пока не могут производиться полностью герметичными.
Нормальная эксплуатация закрытых свинцовых батарей возможна при соблюдении гораздо более жёсткого диапазона регулирования зарядного режима, чем при эксплуатации открытых батарей с жидким электролитом (даже для исполнения с очень малым расходом воды, при котором иногда батареи не имеют отверстий для её доливки). Максимальная величина зарядного напряжения для батарей с гелеобразным электролитом составляет 14,35-14,4 В при температуре +25°С. В случае превышения этой величины, даже на 0,05 В, скорость газовыделения увеличивается настолько, что может нарушаться равновесие кислородного цикла. Образующийся из-за этого избыток выделяющихся газов приводит к нарушению контакта активной массы электродов с электролитом и батарея очень быстро безвозвратно теряет ёмкость, а, следовательно - и работоспособность.
Аналогично батареям с гелевым электролитом, при перезаряде батарей с абсорбированным электролитом будет происходить разложение электролита и осушение объёма сепаратора и электродов, что также приведёт к постепенной потере ёмкости и, следовательно, - работоспособности батареи.
Весьма жёсткие требования по ограничению уровня зарядного напряжения, наряду с более высокой стоимостью закрытых батарей, в сравнении с открытыми батареями, создают в настоящее время определённые затруднения по их быстрому и широкому распространению для массового применения на автомобильной технике.
1.3.Нормативные характеристики аккумуляторных батарей в стартерном режиме разряда
Наиболее тяжелым режимом работы для автомобильной аккумуляторной батареи является режим стартерного разряда при пуске двигателя. Из опыта проведения многочисленных испытаний известно, что пуск двигателя при различных условиях осуществляется в режиме, при котором сила тока разряда не остается постоянной, а изменяется в некотором диапазоне. Этот диапазон значений тока зависит от многих условий пуска, включая температуру двигателя и электролита батареи.
Для контроля технического уровня и качества производимых батарей используют непрерывный или прерывистый разряд при постоянной силе тока и температуре электролита - 18℃. Существует несколько методик определения стартерных характеристик свинцовых аккумуляторных батарей, которые регламентированы стандартами разных стран.
В США Обществом Американских Инженеров (SAE) для оценки показателей стартерного разряда батарей применяют методику, позволяющую оценить максимальную мощность, которую аккумуляторная батарея способна отдать в режиме, обеспечивающем пуск двигателя. Согласно стандарту SAE J537, разряд проводится при температуре - 18℃ (0℉). При этом ток разряда I_хп выбирается таким, чтобы величина напряжения на выводах батареи на тридцатой секунде разряда была не ниже 7,2 В. График изменения напряжения при разряде батареи по методике SAE показан на Рис.1.4
Рис. 1.4. Изменение напряжения на батарее при стартерном разряде по методике SAE
В странах Европейского экономического сообщества (ЕЭС) в настоящее время применяется методика определения стартерных характеристик батарей по стандарту EN 50342+A1. При разработке этой методики была сделана попытка создания метода оценки, позволяющего сравнивать характеристики батарей, которые испытывались по SAE или по EN без проведения дополнительных испытаний или расчетов. Разряд проводится при температуре - 18℃ в две стадии (Рис.1.5). Первая стадия разряда происходит при токе холодной прокрутки I_хп, указанном производителем батарей, в течение десяти секунд. При этом напряжение в конце десятой секунды должно быть не ниже 7,5 В. Затем разряд прекращают на десять секунд. После паузы разряд продолжают при токе, равном 0,6I_хп до конечного напряжения 6,0 В. При этом общее (приведенное) время разряда до напряжения 6,0 В должно быть не менее 90 секунд или 150 секунд.
Рис. 1.5. Изменение напряжения на батарее при стартерном разряде по методике EN.
Методика, которая окончательно сблизила требования Европейских инженеров и инженеров США, была принята в утвержденном в конце 2006 гада документе МЭК 60095-1, который был учтен при разработке нового стандарта РФ - ГОСТ Р 53165-2008, действующего на территории Российской Федерации с 1 июля 2009 г. Согласно требованиям ГОСТ Р 53165-2008, разряд проводится при температуре - 18℃ в две стадии (Рис.1.6). На первой стадии разряд производят при токе холодной прокрутки I_хп, указанном производителем батарей, в течение тридцати секунд. При этом напряжение в конце десятой секунды должно быть не ниже 7,5 В (см. требования EN), а в конце тридцатой секунды - не менее 7,2 В (см. SAE). Затем разряд прекращают на двадцать секунд. После двадцатисекундной паузы разряд продолжают при токе, равном 0,6I_хп, до конечного напряжения 6,0 В. Время разряда током второй стадии до напряжения 6,0 В должно быть не менее 40 секунд. При этом общее (приведенное) время разряда батареи должно быть не менее 90 секунд.
Рис. 1.6. Изменение напряжения батареи при стартерном разряде по методике ГОСТ Р 53165-2008.
Общее (приведенное) суммарное время разряда до 6,0 В определяется как длительность второй стадии разряда, плюс соответствующая длительность первой стадии разряда, как если бы протекал ток 0,6I_хп, то есть:
t_0=t_2+t_1=t_2+(30/0,6)=t_2+50,
где t_1 - время первой стадии разряда (30 секунд);
t_2 - время второй стадии разряда до 6,0 В, секунд.
Вместе с тем методика, примененная в этом стандарте, позволяет дать более полную оценку энергетических возможностей батареи при стартерном разряде в сравнении со всеми ранее применявшимися.
При сравнении значений разрядного напряжения батарей при разряде по SAE, EN и ГОСТ Р 53165-2008, на десятой и тридцатой секунде, приведенных на Рис. , и , можно заметить, что их величины практически совпадают.
Таким образом, можно утверждать, что требования разряда, определяемые по методикам SAE, EN и ГОСТ Р 53165-2008, практически одинаковы.
При этом можно также утверждать, что батарея, соответствующая по току холодной прокрутки требованиям EN и ГОСТ Р 53165-2008, будет соответствовать и требованиям SAE по стартерным характеристикам. Однако, если батарея соответствует требованиям SAE, это не обязательно будет означать, что она будет соответствовать также и требованиям ГОСТ Р 53165-2008 и EN, так как в SAE не предусмотрено после паузы продолжение разряда током второй ступени, равным 0,6I_хп до напряжения 6,0 В.
Кроме разрядных характеристик, описанных выше, для практических целей используют разрядные характеристики стартерных батарей, называемые вольтамперными и получаемые в прерывистом разряде для определенных условий. Эти характеристики используются для расчетных исследований пусковых систем двигателей (мощности стартера).
Первоначальный выбор характеристик аккумуляторной батареи для конкретного автомобиля производят разработчики пусковой системы двигателя автомобиля. При этом расчете применяют за основу разрядные характеристики батареи в прерывистом режиме разряда при начальной степени заряженности 75% и на третьей попытке стартерного пуска. Температурные условия пуска двигателя задает разработчик автомобиля. Обычно для бензиновых двигателей на товарных маслах температура пуска применяется равной -20℃, а для дизельных двигателей до -17℃. При более низких температурах предполагаются специальные средства для облегчения пуска (аэрозоль), применение систем для подогрева масла, воздуха, топлива (для дизелей), а также самой аккумуляторной батареи.
2.МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
2.1.Показатели разряда аккумуляторной батареи током холодной прокрутки
Величина внутреннего электрического сопротивления аккумуляторной батареи в зависимости от ее типа и условий разряда составляет сотые и тысячные доли Ом. Поэтому на практике пусковые качества стартерной батареи оцениваются величиной тока "холодной прокрутки", которая указана на корпусе или крышке батареи. Существует несколько методик определения тока "холодной прокрутки", которые регламентированы стандартами SAE J537 (США), DIN 43539, часть 2 (Германия) и EN-60095-1 (страны Европейского экономического сообщества). Во всех стандартах предусмотрены испытания полностью заряженных батарей при температуре - 18°С (0°F ) в режиме разряда таким максимальным током (ISAE, IDIN или IEN), при котором по истечении определенного времени t_р (30 или 10 с) напряжение на выводах 12-вольтной батареи соответствует нормированному уровню (7,2; 9,0 или 7,5 В). В отличие от методик SAE и DIN, в стандарте EN время стартерного разряда принято равным 10 с. Для полностью заряженной батареи, подвергнутой предварительному циклированию, в режиме постоянства разрядного тока, ее напряжения на 10 и 30 с различаются незначительно, т.е. влиянием продолжительности разряда в указанном диапазоне можно пренебречь. Тогда можно предположить, что параметры разряда аккумуляторной батареи по методикам SAE, DIN и EN являются координатами точек общей вольтамперной характеристики (рис. 2.1). Связующим звеном, позволяющим провести сопоставление показателей стартерного разряда, является внутреннее сопротивление батареи, которое рассчитывается по следующей формуле: R_(б факт)=(U_НР-U_(р факт))/I_(хп заяв) =(U_НР-U_(р норм))/I_(хп факт) ,
где: U_НР - начальное разрядное напряжение при C_р=0.
Из этого выражения можем определить фактическое значение тока холодной прокрутки (I_(хп факт)):
I_(хп факт)=I_(хп заяв)×(U_НР-U_(р норм))/(U_НР-U_(р факт) ).
Рис. 2.1. Нормативные показатели стартерного разряда аккумуляторной батареи на ее вольт-амперной характеристике.
За основу расчетов были взяты 28 аккумуляторных батарей разных производителей, которые укладываются в габариты 242×175×190 мм и заявленной емкостью от 60 до 66 А*ч. Виды аккумуляторных батарей представлены в таблице № 2.1. [3]
Таблица № 2.1
№Наименование батареиРезервная емкость после полного разрядаПриведенная энергия пуска заявленным токомЕмкость батареи при двадцати часовом режиме разряда, С_20Масса, m_б, кг
Длительность разряда током в 25 А, минПромежуточный баллНапряжение на клеммах после 10 с разряда, В (при заявленном токе, А)Напряжение на клеммах после 30 с разряда, ВВремя разряда током в 60% заявленного до напряжения 6,0 ВПриведенная энергия разряда, кДжПромежуточный балл1VARTA BLUE dynamic D43116 (75)4.268.01 (540)7.7410028.194.996014,512MEDALIST Premium Battery 115 (79)4.167.92 (600)7.659528.215.06215,163topla ENERGY112 (84)3.887.87 (570)7.559124.124.086615,654a-mega Innovative Hybrid 6CT-60-A3105 (62)3.237.93 (540)7.449421.933.596015,855EXIDE Premium EA440118 (78)4.447.6 (640)7.298821.803.566415,36AKTEX класс SLI-PRO 6CT-64L3(R)118 (65)4.447.85 (550)7.518922.173.656415,667BOSCH SILVER PLUS S5114 (84)4.877.79 (610)7.439023.553.956314,928TYUMEN BATTERY 6CT-62L118 (42)4.447.89 (500)7.58619.353.016216,769MULTI124 (55)5.07.61 (540)7.287615.762.216314,3710FORSE 65 6CT-65A(0)121 (78)4.727.54 (640)7.249021.433.486516,211VORTEX 6CT-62A3(0)105 (63)3.237.71 (570)7.439022.013.616215,8312SUPER PRESIDENT 104 (82)3.147.78 (560)7.368218.732.876014,7113TN TITAN ARCTIC SILVER106 (58)3.337.25 (575)7.367417.362.576215,6814GELIOS101 (82)2.867.7 (500)7.247914.701.976014,6715BLACK HORSE105 (67)3.237.79 (510)7.48518.212.766213,7616Banner POWER BULL112 (85)3.887.7 (540)7.27314.191.866215,3817ZUBR 6CT-62A388 (23)1.657.58 (540)7.247915.872.236214,5218SZNAJDER PLUS Calcium100 (68)2.777.7 (520)7.328322.013.616013,919Energizer PLUS EP60-L2X104 (69)3.147.73 (540)7.398118.242.766014,3120ACDelco M62-H3107 (62)3.427.79 (510)7.458318.412.886214,3821ABSOLUT Art of Power 6CT-62VL102 (77)2.957.65 (540)7.318016.982.486214,522BM 6CT-60АП3(VL)101 (69)2.867.69 (500)7.348416.882.466014,6923BARS Silver 6CT-АП3103 (76)3.057.67 (500)7.38115.792.226014,6624UNIFORCE BLACK 6CT-62A392 (38)2.027.49 (540)7.187113.571.726213,5325"Подольский аккумулятор" 6СТ-62N90 (57)1.847.6 (520)7.247013.541.716214,5526START.BAT Professional Starter Battery 6CT-62N98 (60)2.587.7 (450)7.48315.692.196214,4227avtoSil 6CT-60N81 (5)1.07.53 (480)7.216912.021.376014,0728"Курский Аккумулятор" 6СТ-60N84 (30)1.287.54 (420)7.216810.371.06013,67 При расстановке баллов были взяты самые лучшие и худшие результаты, присваивая им соответственно 5 баллов и 1 балл. Всем остальным батареям присваивались промежуточные баллы согласно тому положению, которое они заняли между лидером и аутсайдером.
Пример расчета для стартерного аккумулятора VARTA BLUE dynamic D43:
U_нр=11,5 В; U_(р норм)=7,5 В; τ_р=10 с
I_(хп факт)=I_(хп заяв)×(U_НР-U_(р норм))/(U_НР-U_(р факт) )=540×(11,5-7,5)/(11,5-8,01)=619 А
I_(хп факт)/I_(хп заяв) =619/540=1,146
I_(хп факт)/m_б =619/14,51=42,65
U_нр=11,5 В; U_(р норм)=7,2 В; τ_р=30 с
I_(хп факт)`=I_(хп заяв)×(U_НР-U_(р норм))/(U_НР-U_(р факт) )=540×(11,5-7,2)/(11,5-8,01)=618 А
(I_(хп факт)`)/I_(хп заяв) =618/540=1,143
(I_(хп факт)`)/m_б =42,56
Расчеты для остальных аккумуляторных батарей выполняются аналогичным способом. Результаты расчетов сводится в таблицу №2.2. и таблицу №2.3.
Таблица №2.2
U_(р норм)=7,5 В τ=10 с
№Наименование батареиС_20U_(р факт), ВI_(хп заяв), АI_(хп факт), АПромежуточный баллI_(хп факт)/I_(хп заяв) m_б, кг
I_(хп факт)/m_б Промежуточный балл1VARTA BLUE dynamic D43608.015406194,31.14614,5142.654,452MEDALIST Premium Battery 627.9260067051.11715,1644.2253topla ENERGY667.875706284,451.10215,6540.134,154a-mega Innovative Hybrid 6CT-60-A3607.935406054,151.1215,8538.172,655EXIDE Premium EA440647.66406564,751.02515,342.94,66AKTEX класс SLI-PRO 6CT-64L3(R)647.8555060341.09615,6638.492,957BOSCH SILVER PLUS S5637.796106584,91.07814,9244.084,758TYUMEN BATTERY 6CT-62L627.895005542,951.10816,7633.051,39MULTI637.615405553,11.02814,3738.643,110FORSE 65 6CT-65A(0)657.546406464,61.0116,239.93,711VORTEX 6CT-62A3(0)627.715706013,71.05515,83382,512SUPER PRESIDENT 607.785606023,841.07514,7140.934,313TN TITAN ARCTIC SILVER627.255755412,20.94115,6834.511,614GELIOS607.75005261,751.05214,6735.872,0515BLACK HORSE627.795105502,651.07813,7639.963,8516Banner POWER BULL627.75405683,41.05215,3836.962,3517ZUBR 6CT-62A3627.585405512,81.0214,5237.952,518SZNAJDER PLUS Calcium607.75205472,351.05213,939.383,419Energizer PLUS EP60-L2X607.735405733,551.06114,3140.04420ACDelco M62-H3627.795105502,51.07814,3838.232,821ABSOLUT Art of Power 6CT-62VL627.655405613,251.03914,538.693,2522BM 6CT-60АП3(VL)607.695005251,61.0514,6935.731,923BARS Silver 6CT-АП3607.675005221,451.04414,6635.621,7524UNIFORCE BLACK 6CT-62A3627.495405392,050.99713,5339.813,5525"Подольский аккумулятор" 6СТ-62N627.65205331,91.02514,5536.652,226START.BAT Professional Starter Battery 6CT-62N627.74504741,151.05214,4232.851,1527avtoSil 6CT-60N607.534804841,31.00714,0734.371,4528"Курский Аккумулятор" 6СТ-60N607.5442042411.0113,6731.031 Таблица №2.3
U_нр=11,5 В; U_(р норм)=7,2 В; τ_р=30 с
№Наименование батареиС_20U_(р факт), ВI_(хп заяв), АI_(хп факт)`, АПромежуточный балл(I_(хп факт)`)/I_(хп заяв) m_б, кг
(I_(хп факт)`)/m_б Промежуточный балл1VARTA BLUE dynamic D43607,745406184,11.14314,5142.564,452MEDALIST Premium Battery 627,6560067051.11715,1644.253topla ENERGY667,555706204,251.08815,6539.6544a-mega Innovative Hybrid 6CT-60-A3607,445405723,251.05915,8536.082,355EXIDE Premium EA440647,296406544,851.02115,342.724,66AKTEX класс SLI-PRO 6CT-64L3(R)647,515505933,551.07715,6637.852,87BOSCH SILVER PLUS S5637,436106444,41.05614,9243.194,758TYUMEN BATTERY 6CT-62L627,55005372,21.07516,7632.091,159MULTI637,285405502,81.01914,3738,293,410FORSE 65 6CT-65A(0)657,246406464,61.00916,239,874,311VORTEX 6CT-62A3(0)627,435706023,951.05615,8338,042,9512SUPER PRESIDENT 607,365605823,41.03814,7139,543,8513TN TITAN ARCTIC SILVER627,365755973,81.03815,6838,093,114GELIOS607,245005051,451.00914,6734,41,615BLACK HORSE627,45105352,051.04813,7638,873,716Banner POWER BULL627,25405402,35115,3835,111,917ZUBR 6CT-62A3627,245405452,651.00914,5237,542,518SZNAJDER PLUS Calcium607,325205352,051.02813,938,483,5519Energizer PLUS EP60-L2X607,395405653,11.04614,3139,483,720ACDelco M62-H3627,455105412,51.06114,3837,652,6521ABSOLUT Art of Power 6CT-62VL627,315405542,951.02614,538,223,2522BM 6CT-60АП3(VL)607,345005171,751.03314,6935,182,0523BARS Silver 6CT-АП3607,35005121,61.02414,6634,921,7524UNIFORCE BLACK 6CT-62A3627,185405372,20.99513,5339,724,1525"Подольский аккумулятор" 6СТ-62N627,245205251,91.00914,5536,072,226START.BAT Professional Starter Battery 6CT-62N627,44504721,151.04814,4232,731,327avtoSil 6CT-60N607,214804811,31.00214,0734,191,4528"Курский Аккумулятор" 6СТ-60N607,2142042111.00213,6730,791 Сравним также аккумуляторные батареи с одинаковым значением заявленного тока холодной прокрутки. Результаты сравнения сводятся в таблицы № 2.4, 2.5, 2.6.
Таблица №2.4
U_(р норм)=7,5 В τ=10 с
№Наименование батареиU_(р факт), ВI_(хп заяв), АI_(хп факт), АПромежуточный баллI_(хп факт)/I_(хп заяв) m_б, кг
I_(хп факт)/m_б Промежуточный балл1VARTA BLUE dynamic D438.0154061951.14614,5142.6552a-mega Innovative Hybrid 6CT-60-A37.935406054,721.1215,8538.172,243MULTI7.615405552,241.02814,3738.642,864Banner POWER BULL7.75405683,481.05215,3836.9615ZUBR 6CT-62A37.585405511,621.0214,5237.951,626Energizer PLUS EP60-L2X7.735405734,11.06114,3140.044,727ABSOLUT Art of Power 6CT-62VL7.655405612,861.03914,538.693,488UNIFORCE BLACK 6CT-62A37.4954053910.99713,5339.814,1
Таблица №2.5
U_нр=11,5 В; U_(р норм)=7,2 В; τ_р=30 с
№Наименование батареиU_(р факт), ВI_(хп заяв), АI_(хп факт)`, АПромежуточный балл(I_(хп факт)`)/I_(хп заяв) m_б, кг
(I_(хп факт)`)/m_б Промежуточный балл1VARTA BLUE dynamic D437,7454061851.14314,5142.5652a-mega Innovative Hybrid 6CT-60-A37,445405724,721.05915,8536.081,623MULTI7,285405502,861.01914,3738,293,484Banner POWER BULL7,25405401,62115,3835,1115ZUBR 6CT-62A37,245405452,241.00914,5237,542,246Energizer PLUS EP60-L2X7,395405654,11.04614,3139,484,17ABSOLUT Art of Power 6CT-62VL7,315405543,481.02614,538,222,868UNIFORCE BLACK 6CT-62A37,1854053710.99513,5339,724,72Таблица №2.6
№Наименование батареиτ_2I_(хп заяв), АС_хпПромежуточный балл1VARTABLUE dynamic D4310054013,5152a-mega Innovative Hybrid 6CT-60-A39454012,964,723MULTI7654011,342,244Banner POWER BULL7354011,071,625ZUBR 6CT-62A37954011,612,866Energizer PLUS EP60-L2X8154011,794,17ABSOLUT Art of Power 6CT-62VL8054011,73,488UNIFORCE BLACK 6CT-62A37154010,8912.2.Резервная и номинальная ёмкости аккумуляторной батареи
Емкость аккумулятора - это количество электричества, полученное при его разряде до установленного конечного напряжения. В практических расчетах емкость аккумулятора принято выражать в ампер-часах (А*ч).
Таким образом, согласно определению, разрядную емкость С_р аккумулятора можно вычислить, умножив силу разрядного тока I_р на продолжительность разряда t_р (при условии, что I_р=const).
C_р=I_р×t_р
Разрядная емкость, на которую рассчитан аккумулятор и которая указывается изготовителем, называется номинальной емкостью. Величина номинальной емкости стартерных батарей определяется, как правило, при двадцатичасовом режиме разряда, то есть - при непрерывном разряде током, равным по величине 0,05С_20 (0,05 от значения емкости, указанной производителем в наименовании батареи) при температуре +25℃. Например для АКБ типа 6СТ55А ток разряда будет равен 2,75 А, а для батареи 6СТ-75А -3,75 А. При определении номинальной емкости разряд прекращается в момент достижения на выводах двенадцативольтовой батареи величины напряжения, равной 10,5 В.
По усмотрению производителя допускается устанавливать величину номинальной емкости при двадцатичасовом режиме разряда в ампер-часах (А*ч) и (или) величину резервной емкости при разряде током 25 А - в минутах (мин).
Резервная емкость показывает величину времени в минутах, которое потребуется для разряда любой двенадцативольтовой батареи (независимо от величины ее емкости) током 25 А до коечного напряжения 10,5 В при температуре 25±2℃.
Величина разрядного тока 25 А при определении резервной емкости выбрана не случайно. По данным разработчиков систем электрооборудования автомобилей, именно такая минимальная величина тока будет потребляться электрооборудованием современного автомобиля для обеспечения его безопасного движения. Таким образом, получается, что величина резервной емкости показывает, сколько времени сможет продолжать двигаться автомобиль, используя только электрическую энергию аккумуляторной батареи в случае выхода из строя генератора автомобиля, при условии, что на момент отказа генератора батарея была полностью заряжена.
C_хп=(I_хп×30)/3600+(0,6×I_хп×τ_2)/3600.
Пример расчета для стартерного аккумулятора VARTA BLUE dynamic D43:
C_хп=(I_хп×30)/3600+(0,6×I_хп×τ_2)/3600=(540×30)/3600+(0,6×540×100)/3600=13,51.
Расчеты для остальных аккумуляторных батарей выполняются аналогичным способом. Результаты расчетов сводится в таблицу №2.7.
Таблица №2.7.
№Наименование батареиС_20τ_2I_(хп заяв), АС_хпПромежуточный балл1VARTA BLUE dynamic D436010054013,514,452MEDALIST Premium Battery 629560014,553topla ENERGY669157013,44,34a-mega Innovative Hybrid 6CT-60-A3609454012,9645EXIDE Premium EA440648864014,724,756AKTEX класс SLI-PRO 6CT-64L3(R)648955012,743,857BOSCH SILVER PLUS S5639061014,234,68TYUMEN BATTERY 6CT-62L628650011,332,59MULTI637654011,342,6510FORSE 65 6CT-65A(0)659064014,934,911VORTEX 6CT-62A3(0)629057013,34,1512SUPER PRESIDENT 608256012,313,713TN TITAN ARCTIC SILVER627457511,883,5514GELIOS607950010,741,615BLACK HORSE628551011,472,816Banner POWER BULL627354011,072,0517ZUBR 6CT-62A3627954011,613,118SZNAJDER PLUS Calcium608352011,522,9519Energizer PLUS EP60-L2X608154011,793,420ACDelco M62-H3628351011,32,3521ABSOLUT Art of Power 6CT-62VL628054011,73,2522BM 6CT-60АП3(VL)608450011,192,223BARS Silver 6CT-АП3608150010,911,924UNIFORCE BLACK 6CT-62A3627154010,891,7525"Подольский аккумулятор" 6СТ-62N627052010,391,4526START.BAT Professional Starter Battery 6CT-62N62834509,971,327avtoSil 6CT-60N60694809,521,1528"Курский Аккумулятор" 6СТ-60N60684208,261
Сравним аккумуляторные батареи с одинаковыми значениями емкости батареи при двадцати часовом режиме разряда (C_20). Результаты сводятся в таблицы №2.8, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12, 2.13.
Таблица №2.8
〖С_20=60 U〗_(р норм)=7,5 В τ=10 с
№Наименование батареиС_20U_(р факт), ВI_(хп заяв), АI_(хп факт), АПромежуточный баллI_(хп факт)/I_(хп заяв) m_б, кг
I_(хп факт)/m_б Промежуточный балл1VARTA BLUE dynamic D43608.015406191.14614,5142.652a-mega Innovative Hybrid 6CT-60-A3607.935406051.1215,8538.173SUPER PRESIDENT 607.785606021.07514,7140.934GELIOS607.75005261.05214,6735.875SZNAJDER PLUS Calcium607.75205471.05213,939.386Energizer PLUS EP60-L2X607.735405731.06114,3140.047BM 6CT-60АП3(VL)607.695005251.0514,6935.738BARS Silver 6CT-АП3607.675005221.04414,6635.629avtoSil 6CT-60N607.534804841.00714,0734.3710"Курский Аккумулятор" 6СТ-60N607.544204241.0113,6731.03
Таблица №2.9
U_нр=11,5 В; U_(р норм)=7,2 В; τ_р=30 с
№Наименование батареиС_20U_(р факт), ВI_(хп заяв), АI_(хп факт)`, АПромежуточный балл(I_(хп факт)`)/I_(хп заяв) m_б, кг
(I_(хп факт)`)/m_б Промежуточный балл1VARTA BLUE dynamic D43607,745406181.14314,5142.562a-mega Innovative Hybrid 6CT-60-A3607,445405721.05915,8536.083SUPER PRESIDENT 607,365605821.03814,7139,544GELIOS607,245005051.00914,6734,45SZNAJDER PLUS Calcium607,325205351.02813,938,486Energizer PLUS EP60-L2X607,395405651.04614,3139,487BM 6CT-60АП3(VL)607,345005171.03314,6935,188BARS Silver 6CT-АП3607,35005121.02414,6634,929avtoSil 6CT-60N607,214804811.00214,0734,1910"Курский Аккумулятор" 6СТ-60N607,214204211.00213,6730,79
Таблица №2.10
№Наименование батареиС_20τ_2I_(хп заяв), АС_хпПромежуточный балл1VARTA BLUE dynamic D436010054013,514,452a-mega Innovative Hybrid 6CT-60-A3609454012,9643SUPER PRESIDENT 608256012,313,74GELIOS607950010,741,65SZNAJDER PLUS Calcium608352011,522,956Energizer PLUS EP60-L2X608154011,793,47BM 6CT-60АП3(VL)608450011,192,28BARS Silver 6CT-АП3608150010,911,99avtoSil 6CT-60N60694809,521,1510"Курский Аккумулятор" 6СТ-60N60684208,261
Таблица №2.11
〖С_20=62 U〗_(р норм)=7,5 В τ=10 с
№Наименование батареиС_20U_(р факт), ВI_(хп заяв), АI_(хп факт), АПромежуточный баллI_(хп факт)/I_(хп заяв) m_б, кг
I_(хп факт)/m_б Промежуточный балл1MEDALIST Premium Battery 627.926006701.11715,1644.222TYUMEN BATTERY 6CT-62L627.895005541.10816,7633.053VORTEX 6CT-62A3(0)627.715706011.05515,83384TN TITAN ARCTIC SILVER627.255755410.94115,6834.515BLACK HORSE627.795105501.07813,7639.966Banner POWER BULL627.75405681.05215,3836.967ZUBR 6CT-62A3627.585405511.0214,5237.958ACDelco M62-H3627.795105501.07814,3838.239ABSOLUT Art of Power 6CT-62VL627.655405611.03914,538.6910UNIFORCE BLACK 6CT-62A3627.495405390.99713,5339.8111"Подольский аккумулятор" 6СТ-62N627.65205331.02514,5536.6512START.BAT Professional Starter Battery 6CT-62N627.74504741.05214,4232.85
Таблица №2.12
U_нр=11,5 В; U_(р норм)=7,2 В; τ_р=30 с
№Наименование батареиС_20U_(р факт), ВI_(хп заяв), АI_(хп факт)`, АПромежуточный балл(I_(хп факт)`)/I_(хп заяв) m_б, кг
(I_(хп факт)`)/m_б Промежуточный балл1MEDALIST Premium Battery 627,656006701.11715,1644.22TYUMEN BATTERY 6CT-62L627,55005371.07516,7632.093VORTEX 6CT-62A3(0)627,435706021.05615,8338,044TN TITAN ARCTIC SILVER627,365755971.03815,6838,095BLACK HORSE627,45105351.04813,7638,876Banner POWER BULL627,2540540115,3835,117ZUBR 6CT-62A3627,245405451.00914,5237,548ACDelco M62-H3627,455105411.06114,3837,659ABSOLUT Art of Power 6CT-62VL627,315405541.02614,538,2210UNIFORCE BLACK 6CT-62A3627,185405370.99513,5339,7211"Подольский аккумулятор" 6СТ-62N627,245205251.00914,5536,0712START.BAT Professional Starter Battery 6CT-62N627,44504721.04814,4232,73
Таблица №2.13
№Наименование батареиС_20τ_2I_(хп заяв), АС_хпПромежуточный балл1MEDALIST Premium Battery 629560014,52TYUMEN BATTERY 6CT-62L628650011,333VORTEX 6CT-62A3(0)629057013,34TN TITAN ARCTIC SILVER627457511,885BLACK HORSE628551011,476Banner POWER BULL627354011,077ZUBR 6CT-62A3627954011,618ACDelco M62-H3628351011,39ABSOLUT Art of Power 6CT-62VL628054011,710UNIFORCE BLACK 6CT-62A3627154010,8911"Подольский аккумулятор" 6СТ-62N627052010,3912START.BAT Professional Starter Battery 6CT-62N62834509,97
2.3.Оценка технического уровня аккумуляторных батарей по параметрам разряда в стартерном режиме
3.ДИАГНОСТИРОВАНИЕ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Основными параметрами аккумуляторных батарей, подлежащими проверке, являются уровень электролита, его плотность, напряжение аккумуляторов под нагрузкой.
Уровень электролита проверяют стеклянной трубочкой с внутренним диаметром 5-6 мм. Высота уровня должна быть 10-15 мм от верхней кромки пластин аккумуляторной батареи или предохранительного щита. Снижение уровня ниже нормы может привести к сульфатации пластин в результате их обнажения.
Плотность электролита в работающей аккумуляторной батарее при заряде увеличивается, а при разряде - уменьшается. Поэтому, измерив плотность электролита, можно установить степень разряда аккумуляторной батареи. Для измерения плотности применяют денсиметры или индикаторы плотности. Плотность электролита (приведенная к 15 °С) должна составлять для центральных районов страны круглый год 1,27 г/см3, для северных районов -1,29-1,31, а для южных -1,25-1,27 г/см3. Степень разряда аккумуляторной батареи можно установить по специальным таблицам, в основу которых положена линейная зависимость между плотностью электролита и степенью разряда батареи от 0 до 100 %,а при отсутствии их - исходя из следующих соотношений: снижение плотности электролита на 0,01 г/см 2 соответствует разряду аккумуляторной батареи на 6,25 %. Степень разряда аккумуляторной батареи определяют по наименьшей плотности электролита в одном из аккумуляторов, при этом уровень электролита не должен отличаться от нормы более чем на 2-3 мм. При большем снижении уровня добавляют дистиллированную воду, заряжают батарею в течение 50-60 мин, а затем измеряют плотность электролита и учитывают температурную поправку (прибавляют или вычитают поправку 0,01 г/см3 при повышении или снижении температуры на каждые 15 °С).
Работоспособность аккумуляторной батареи оценивают по постоянству напряжения под нагрузкой, соответствующей работе стартера. Работоспособность батареи, установленной на автомобиле, проверяют, запуская двигатель стартером. Если стартер развивает мощность, достаточную для нормального пуска двигателя, это свидетельствует об исправности аккумуляторной батареи. При проверке батарей, снятых с автомобиля, измеряют напряжение батареи под нагрузкой. Для этого применяют нагрузочные вилки, которые искусственно создают нагрузку, равную нагрузке при включённом стартере. Если показания вольтметра нагрузочной вилки в течение всего испытания (до 5 с) устойчивы и соответствуют 1,5-1,8 В, аккумуляторная батарея исправна. Категорически запрещается проверять работоспособность батарей коротким замыканием на "искру". Нельзя проверять батарею сразу после пользования стартером или после доливки дистиллированной воды.
1
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
96
Размер файла
783 Кб
Теги
diplom, диплом
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа