Плотность аккумулятора автомобиля: какая должна быть, как проверить, как поднять?

Содержание

самый подробный обзор ?, какие должны быть в заряженном АКБ или при разрядке зимой и летом (таблицы с показателями и видео)

Плотность электролита в аккумуляторе автомобиля представляет собой соотношение химически активного вещества и дистилированной воды, залитых в банки АКБ в определенной пропорции. Данный параметр устанавливается в зависимости от условий использования транспортного средства и совокупности требований к автомобилю.

Какие должны быть плотность и уровень электролита

В регионах с умеренным климатом рабочий параметр плотности электролита должен составлять от 1,25 до 1,27 г/см3 ±0,01 г/см3.

Важно знать

Следует учитывать, что чем ниже плотность электролита в полностью заряженной батарее авто, тем дольше она прослужит.

Плотность кислоты с водой в банках автомобильного аккумулятора разная, и зависит от нескольких параметров:

  • заряженность батареи;
  • процентного содержания серы — чем больше концентрация раствора, тем более высокая плотность жидкости;
  • температуры раствора — чем больше это значение, тем ниже уровень плотности.

Оптимальный уровень электролита в аккумуляторе машины должен быть таким, чтобы в каждой банке раствор покрывал пластины с запасом 10-15 мм.

Таблица: плотность в зависимости от климатической зоны

Климатический район (среднемесячная температура воздуха в январе, °C)Время годаЗаливаемогоПолностью заряженная батареяБатарея разряжена
на 25%на 50%
Очень холодный (от -50 до -30)Зима1,28-1,291,301,261,22
Лето1,271,281,241,20
Холодный (от -30 до -15)Круглый год1,261,271,241,20
Умеренный (от -15 до -8)Круглый год1,241,271,241,20
Теплый влажный (от 0 до +4)Круглый год1,221,231,191,05
Жаркий сухой (от +4 до +15)Круглый год1,201,231,191,15

Плотность электролита в аккумуляторе зимой

В странах, где зимой температура воздуха опускается до -30 градусов данное значение должно быть на 0,01 г/см3 больше, а в областях с жарким климатом — на 0,01 г/см меньше. Если в зимнее время года температура воздуха опускается до -50 °C, то уровень плотности рекомендуется увеличивать до 1,29 г/см3. Если данный показатель будет меньше, это станет причиной снижения электродвижущей силы и возможного замерзания рабочего раствора.

Важно знать

Слишком высокий уровень плотности раствора электролита в банках аккумуляторной батареи повлияет на ее срок службы. Пониженный параметр становится причиной падения напряжения и трудному пуску силового агрегата.

Если плотность рабочего раствора в холодное время года снизится до 1,09 г/см3, это станет причиной замерзания аккумуляторной батареи уже при -7 градусах. Надо учитывать, что кратковременные поездки на транспортном средстве, составляющие менее 30 минут, не дают возможности рабочей жидкости полностью прогреться и эффективно заряжаться. Поэтому разряд электролита при низких температурах ежедневно растет, что серьезно влияет на уровень плотности.

Полезно знать

Для нового и исправного аккумулятора нормальная величина изменения плотности рабочей жидкости при полном заряде и разряжении составляет в диапазоне от 0,15 до 0,16 г/см3.

Таблица: температура замерзания электролита в зависимости от его плотности
Плотность электролита (г/см3)Степень заряженности (%)Температура замерзания, °C
1,110,0-7
1,126-8
1,1312,56-9
1,1419-11
1,1525-13
1,1631-14
1,1737,5-16
1,1844-18
1,1950-24
1,256-27
1,2162,5-32
1,2269-37
1,2375-42
1,2481-46
1,2587,5-50
1,2694-55
1,27100-60

Плотность электролита в аккумуляторе летом

Важно знать

Данный параметр для теплых и влажных климатических регионов должен составить не менее 1,22 г/см3 (эта величина является критической).

В конце весны и летом температура в моторном отсеке более высокая, что приводит к испарению воды из кислотного раствора и более активному протеканию электрохимических процессов в аккумуляторе. Это становится причиной повышенной токоотдачи.

В жаркое время года из-за высокой температуры особо остро стоит проблема обезвоживания для аккумулятора. Поскольку высокий уровень плотности негативно влияет на свинцовые пластины обслуживаемых и необслуживаемых батарей, рекомендуется, чтобы этот параметр имел отклонение на 0,02 г/см3 меньше номинального. В частности, если речь идет о южных регионах, где используется устройство. При снижении объема или количества рабочей жидкости и увеличения параметра плотности коррозийные процессы на электродных выходах могут увеличиться.

Причины изменения плотности

Список причин, которые приводят к изменению уровня плотности аккумулятора:

  1. Снижение уровня электролита в АКБ (приводит к повышению плотности).
  2. Уменьшение концентрации серной кислоты в аккумуляторе или так называемая сульфатация пластин. Сульфат свинца кристаллизуется, теряя способность участвовать в химических реакциях. В результате такого процесса аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства, поскольку не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений.
  3. Разряд батареи. Данная проблема особо актуальна для зимы и тех автомобилей, которые редко используются или где замена аккумулятора производилась давно.
  4. Неоднократная зарядка аккумулятора. Это приводит к закипанию раствора и его испарению, что снижает его количество и повышает концентрацию. В этом случае активных молекул для ионизации свинца и его солей становится меньше, соответственно снижается густота жидкости.
  5. Не осуществляется контроль за уровнем концентрации раствора в емкостях с электродами после каждого пополнения дистиллятом. С каждым новым разбавлением концентрата снижается доля электролита за счет испарения воды и небольшого количества электролитической жидкости.

Как самостоятельно проверить плотность электролита и степень разряженности батареи?

Прежде чем измерить плотность электролита нужно провести проверку и подготовку аккумулятора, затем произвести замер с помощью:

  1. Ареометра (денсиметра). Для этого на отключенном аккумуляторе откручиваются все банки, прибор погружается в жидкость, и делается забор небольшого количества электролита. Определение уровня плотности производится в соответствии с показаниями на шкале тестера.
  2. Тестера (мультиметра). Прибор переводится в режим вольтметра, производится мониторинг параметра напряжения и полученные данные сравниваются с нормированными.
  3. Самодельным устройством. Способ аналогичен проверке ареометром, однако в данному случае в качестве резервуара используют стеклянную пробирку, в которую помещают какой-нибудь грузик (пшено, кусок свинца). Затем нужно будет самостоятельно произвести градуировку ареометра.

Важно знать

Если батарея необслуживаемая и на ней нет индикатора для проверки уровня и плотности, то для измерения ареометром потребуется высверлить отверстия в банках, которые после выполнения задачи необходимо запаять.

Видео: проверка плотности электролита в автомобильной батарее

Канал «videostar» в своем видео подробно рассказал о том, сколько должно быть электролита в банках аккумулятора и как проверять его плотность.

Таблица: поправка к показаниям ареометра

Температура рабочего раствора при измерении величины плотности, °СПоправка к показаниям ареометра, полученным в ходе проверки, г/см3
от -55 до -41-0,05
от -40 до -26-0,04
от -25 до -11-0,03
от -10 до +4-0,02
от +5 до +19-0,01
от +20 до +300,00
от +31 до +45+0,01
от +46 до +60+0,02

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита

Температура воздухаСтепень заряженности аккумуляторной батареи
На 100% заряженаЗаряжена на 70%Полностью разряжена
+25 градусов и выше1,21 — 1,231,17 — 1,191,05 — 1,07
менее +25 градусов1,27 — 1,291,23 — 1,251,11 — 1,13

Таблица: плотность электролита и степень заряженности АКБ при проверке мультиметром

Степень заряженности аккумулятораПлотность рабочего раствора электролита, г/см3Напряжение аккумуляторной батареи, В
100%1,2812,7
80%1,24512,5
60%1,2112,3
40%1,17512,1
20%1,1411,9
0%1,111,7

Как скорректировать плотность электролита в аккумуляторе?

Полезно знать

Стабилизация плотности электролита производится с помощью добавления раствора рабочей жидкости и зарядки. Однако, чтобы поднять данный параметр, недостаточно просто долить дистиллированную воду в банки и тем самым увеличить или уменьшить плотность.

Таблица: корректировка плотности электролита

Плотность электролита в батарее, г/см3Уровень плотности по стандарту, г/см3
1,241,251,26
Отсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллята
1,246062120125
1,2544456570
1,2685883940
1,2712212678804043
1,281561621171208086
1,29190200158162123127
1,30
Плотность электролита в батарее, г/см3Уровень плотности по стандарту, г/см3
Отсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллятаОтсос рабочей жидкостиДобавление раствора 1,40 г/см3Добавление дистиллята
1,24173175252256
1,25118120215220
1,266566177180290294
1,27122126246250
1,2840436365198202
1,297578143146
1,3010911336387981

Видео: руководство по увеличению параметра плотности в АКБ

Канал «Denis МЕХАНИК» в своем видео подробно рассказал о том, как повысить плотность электролита в аккумуляторной батарее автомобиля.

что это такое и ее значения

Что такое плотность электролита в аккумуляторе и ее значения

Что такое плотность электролита в аккумуляторе и ее значенияБольшинство автомобилей комплектуются свинцово-кислотными аккумуляторными батареями. Принцип действия свинцовых аккумуляторов заключается в обратимой химической реакции свинца и его окиси, расположенный в пластинах и раствора электролита. В качестве электролита используется водный раствор серной кислоты Плотность электролита показывает концентрацию (степень разбавленности) кислоты.

Что такое плотность электролита

Серная кислота и вода могут смешиваться в любых пропорциях. Понятие плотность электролита введено для того, чтобы показать, какое количество чистой кислоты содержится в единице объем электролита.

Смешивая кислоту с водой, получают промежуточные значения. Чем больше воды содержит раствор, тем меньшее значение плотности он имеет, поскольку концентрированная кислота гораздо тяжелее:

  • дистиллированная вода – 1.00 г/см3;
  • концентрированная серная кислота – 1.84 г/см3.

Какую плотность имеет электролит в аккумуляторах

Плотность электролита в аккумуляторе имеет определенные значения, которые существенны для нормального протекания химических реакций в процессе работы. В зимний период и летом концентрация кислоты должна иметь разные значения. Особенно это касается регионов с большими колебаниями температуры. Несоответствие плотности оптимальным значениям может привести к отрицательным последствиям:

  1. Низкая плотность:
  • снижение КПД батареи из-за повышения внутреннего сопротивления;
  • снижение емкости, так как свинец пластин не полностью вступает в реакцию из-за недостатка кислоты;
  • вероятность замерзания при низких отрицательных температурах;
  1. Высокая плотность:
  • Сульфатация пластин из-за образования крупных труднорастворимых кристаллов сульфида свинца;
  • Осыпание пластин.

Важно! Плотность электролита в АКБ не является постоянной величиной. Это связано с тем, что во время разряда кислота из раствора реагирует с материалом пластин и ее концентрация падает. Во время зарядки происходит обратная реакция. Разность плотностей заряженного и разряженного аккумулятора составляет примерно 0.15 – 0.16 г/см3.

Таким образом, зная параметры электролита в полностью заряженном аккумуляторе, можно определить степень разрядки, не пользуясь измерительными приборами, а определив состояние электролита при помощи ареометра.

Измерения производят с учетом температуры, так как наблюдается сильная зависимость. Рекомендуемые значения относятся к измерениям при температуре от +20 до +30°С В других случаях поправки к измерениям должны иметь такие значения:

  • от +31 до +45°С + 0.01 гр/см3;
  • от +20 до +30°С + 0.00 гр/см3;
  • от +5 до +19°С — 0.01 гр/см3;
  • от +4 до -10°С — 0.02 гр/см3;
  • от -11 до -25° -03 гр/см3;
  • от -26 до -40° -04 гр/см3.

Зависимость плотности от степени заряженности

Для электролита автомобильного аккумулятора с нормальной плотностью 1.27 гр/см3 можно привести следующую зависимости от степени разряда батареи:

Плотность гр/см3Уровень зарядаТемпература замерзания
1.27100%,– 60°С;
1.2695%,– 55°С;
1.2587%,– 50°С;
1.2480%,– 46°С;
1.2375%,– 42°С;
1.2270%,– 37°С;
1.2163%,– 32°С;
1.2056%,– 27°С;
1.1950%,– 24°С;
1.1844%,– 18°С;
1.1737%,– 16°С;
1.1631%,– 14°С;
1.1525%,– 13°С;
1.1419%,– 11°С;
1.1313%,– 9°С;
1.126%,– 8°С;

В таблице плотности электролита приведена зависимость плотности и температуры замерзания. Приведенные данные показывают, что глубокий разряд батареи чреват ее замерзанием уже при температуре 8 — 16°С

Рекомендуемые значения плотности

Часто задаваемый вопрос – какая должна быть плотность электролита для лета и для зимы? Большинство производителей аккумуляторов рекомендуют придерживаться следующих значений плотности, в зависимости от минимальной зимней температуры. Важность контроля плотности электролита зимой связана не только с недопущением перемерзания электролита, но и повышением КПД батареи для успешного запуска непрогретого двигателя:

  • от +6 до +4° 22 гр/см3;
  • от +4 до -15° 24 гр/см3;
  • от -4 до -15° 26 гр/см3;
  • от -15 до -30° 28 гр/см3;
  • от -30 до -50° 29 гр/см3;

Перечисленные значения справедливы для полностью заряженных батарей. Заливка электролита в новую батарею производится раствором меньшей концентрации – на 0.02 гр/см3. В процессе зарядки значение поднимется до необходимой величины.

Нормой плотности электролита в средней полосе принято считать 1.26 – 1.27 гр/см3.

Коррекция плотности при смене сезона

При большой разнице среднесуточных температур в летний и зимний период рекомендуется корректировать значение плотности. Процесс не представляет сложности, но опасен из-за агрессивности электролита.

Если машина храниться в гараже и эксплуатируется регулярно, то необходимость в коррекции не возникает, поскольку в результате длительных поездок батарея успевает зарядиться до нормального состояния и содержание кислоты не палает до критических значений.

Кратковременные поездки не способствуют нормальному заряду. Старые аккумуляторы имеют повышенные значения саморазряда, поэтому после длительного простоя плотность может упасть до недопустимых значений.

Электролит корректируется на полностью заряженном аккумуляторе. Важно знать, что в большинстве автомобилей с правильно отрегулированной системой регулировки напряжения, уровень заряда аккумулятора не превышает 80 – 90%. В зимнее время при наличии большого числа мощных потребителей (вентилятор печки, обогрев стекол и сидений, свет фар), это значение еще меньше. Для правильной подготовки батареи к зимнему сезону необходима полная зарядка специализированным зарядным устройством.

Заряд производят при слабом кипении электролита до тех пор, пока в течении текущих двух часов плотность расти уже не будет. Рост плотности говорит о том, что заряд еще не окончен.

Плотность электролита в заряженном аккумуляторе измеряют через два часа после зарядки, чтобы пластины полностью освободились от пузырьков газа и снизилась температура. Не забывайте про учет температуры электролита!

Содержание кислоты повышают при помощи корректирующего электролита, который добавляют в банки взамен части основного электролита.

Важно! Отбор раствора из каждой банки батареи должен быть одинаковым! Количество добавляемого корректора также одинаково. Сколько убрано жидкости, столько корректирующего раствора нужно добавлять

Плотность электролита в аккумуляторе и зимой и летом проверяется после получаса дополнительного заряда с последующей двухчасовой выдержкой. Это делается с целью равномерного перемешивания электролита. Обязателен учет температуры.

Переход на летнюю эксплуатацию делается аналогично, только вместо более крепкой кислоты добавляется дистиллированная вода. Дополнительный заряд должен продолжаться более длительное время, поскольку добавляемая вода из-за низкого удельного веса будет находится в верхнем слое.

Важно! Нельзя ускорять перемешивание покачиванием и переворачиванием батареи, поскольку осадок с дна емкости попадет между пластинами и батарея выйдет из строя.

Выравнивание плотности

В процессе эксплуатации аккумулятора можно увидеть, что разные банки имеют расхождения при измерении плотности. Если эта величина не превосходит 0.01 – 0.02 гр/см3, то ничего страшного нет. Большая разница свидетельствует, что банка с меньшим значением начинает выходить из строя.

Встречаются рекомендации исправлять состояние неисправной банки путем долива корректирующего раствора. Этого делать нельзя ни в коем случае. Простое увеличение концентрации кислоты даст только отрицательный эффект и ускорит выход банки из строя.

В данной ситуации необходимо произвести тренировочный цикл заряда. Полностью заряженный аккумулятор разряжают до 50% номинальной емкости, а затем заряжают малым током до полного заряда. Повторяя процесс несколько раз, можно полностью восстановить неисправные банки батареи.

 

Такие же требования предъявляются к выравниванию уровня электролита. В процессе зарядки током бортовой сети происходит частичное испарение воды из банок. Особенно активно этот процесс происходит летом. Кислота при этом не испаряется, вопреки некоторым источникам из интернета. Поэтому уровень электролита выравнивается исключительно дистиллированной водой.

как измерить ее в батарее, почему она бывает высокой

Нормальная плотность электролита в аккумулятореПрактически каждый автомобилист знает, насколько важно держать аккумуляторную батарею своего автомобиля в порядке. От ее состояния зависит не только возможность пуска двигателя, но и нормальная работа всего электрооборудования машины. К сожалению, далеко не всем известно, что исправность и «боеготовность» батареи зависит не только от своевременной и качественной ее зарядки, но и от нормальной плотности электролита в аккумуляторе.

Устройство и принцип работы АКБ

Таблица плотности электролита в аккумулятореДля того чтобы качественно провести обслуживание аккумулятора и обеспечить правильную его работу, необходимо хотя бы приблизительно представлять, что у него внутри и как все это работает. Поэтому, прежде чем перейти к вопросам об электролите, необходимо понять, как устроен автомобильный аккумулятор и по какому принципу он работает.

Конструкция батареи

Практически все свинцово–кислотные батареи имеют одинаковую конструкцию. Состоят они из отдельных секций (банок), каждая из которых имеет набор положительных и отрицательных пластин. Первые называются катодными и выполнены из металлического свинца. Вторые, анодные, сделаны из диоксида свинца. Пластины собраны в пакет и помещены в кислотостойкую емкость, в которую впоследствии заливается рабочая жидкость – водный раствор серной кислоты или так называемый электролит.

Плотность электролита от температуры

Устройство секции свинцово-кислотного аккумулятора:

  • 1 – крышка банки;
  • 2 – корпус банки;
  • 3 – ребристый отстойник;
  • 4 – пластины, собранные в пакет;
  • 5 – отрицательный (анодный) вывод;
  • 6 – отрицательный (анодные) пластины;
  • 7 – диэлектрическая прокладка – сепаратор;
  • 8 – положительный (катодный) вывод;
  • 9 – положительные (катодные) пластины.

Готовые секции, соединенные последовательно, и являются аккумуляторной батареей. В шестивольтовых АКБ таких секций три, в 12-ти вольтовых – шесть.

Как это работает

Итак, конструкция АКБ достаточно проста, но каким образом на ее выводах появляется напряжение? Действительно, если взять батарею прямо из магазина и подключить к ней вольтметр, то прибор покажет «0». Отсутствие тока обусловлено тем, что электролит не заливается в батарею сразу после изготовления, и в стоящем на магазинной полке аккумуляторе пластины сухие. Рабочая жидкость заливается в АКБ уже после покупки.

Самое время выяснить, для чего нужен электролит. Поскольку положительные и отрицательные пластины имеют различный химический состав, между ними, погруженными в кислотный раствор, возникает разность потенциалов (примерно 2 В на секцию, чем и обусловлено количество секций в батарее). При подключении к клеммам АКБ нагрузки между пластинами, благодаря высокой электропроводности электролита, начинает течь ток. Одновременно начинается химический процесс преобразования диоксида свинца в сульфат свинца с участием серной кислоты. Как только количество диоксида и серной кислоты упадет до определенного уровня, процесс прекратится, и батарея перестанет вырабатывать ток – разрядится.

Высокая плотность электролита в аккумуляторе

В процессе разрядки серная кислота и диоксид свинца расходуются на образование сульфата свинца

Но аккумуляторы, в отличие от гальванических элементов (батареек), могут восстанавливать свои химические свойства. Если подключить АКБ к источнику постоянного тока, то под его действием сульфат начнет разлагаться на диоксид свинца и серную кислоту. Батарея начнет заряжаться, преобразуя электрическую энергию в химическую. Как только количество диоксида и кислоты достигнет исходных величин, батарею можно считать заряженной.

Норма плотности электролита в аккумуляторе

Химические процессы, возникающие в батарее при ее разрядке и зарядке

Серная кислота, входящая в состав электролита, играет одну из основных ролей в работе АКБ. Именно от ее свойств будет зависеть качественная и долговременная работа батареи в целом.

Понятие плотности электролита

Таблица плотности электролита от температурыВполне понятно, что количество серной кислоты и диоксида свинца в батарее должно быть сбалансированным – ведь они расходуются вместе. Поскольку количество диоксида свинца определяется производителем, автомобилисту после покупки аккумулятора остается лишь заправить АКБ необходимым количеством кислоты. Емкость секций батареи тоже фиксирована, поэтому в нее больше нормы не зальешь.

Остается единственный вариант – разбавить кислоту нейтральной к свинцу жидкостью, что и делается. Разбавляется кислота обычной водой, но дистиллированной, чтобы соли, содержащиеся в обычной воде, не нарушили чистоту раствора и не вывели АКБ из строя. Обычно автолюбитель покупает уже готовый электролит нужной плотности в автомагазине, хотя приготовить его можно и самостоятельно.

Процентное отношение воды к кислоте в полностью заряженном аккумуляторе составляет 70/30. Но при составлении электролита и его измерениях намного удобнее пользоваться единицами плотности – г/см. куб. или кг/м. куб. Удельный вес воды и кислоты различен, а значит, по общей плотности раствора можно судить о процентном соотношении его составляющих – концентрации.

Оптимальная концентрация кислоты

Плотность электролита в аккумуляторной батарееПониженная концентрация, как правило, приводит к ускоренной сульфатации пластин – образованию на них нерастворимого сульфата свинца, который уже не может разложиться на кислоту и диоксид. В результате емкость батареи катастрофически падает, КПД уменьшается, а внутреннее сопротивление увеличивается (сульфат – диэлектрик).

Даже полностью заряженная, но сульфатированная батарея, выдающая, казалось бы, нормальное напряжение, садится после первого пуска, а то и вообще не в состоянии провернуть стартер. Кроме того, электролит с низкой плотностью замерзает при более высоких температурах, а значит, на стоянке даже при легком морозе батарею попросту разорвет льдом.

Чрезмерно высокая плотность электролита в аккумуляторной батарее не менее опасна, поскольку излишняя кислотность сокращает ресурс батареи в разы, буквально съедая пластины. Конечно, аккумулятор, залитый одной кислотой, будет крутить «как зверь», но сколько проживет такая АКБ? Сутки, может неделю. Если повезет – месяц.

А теперь пора вернуться к оптимальной плотности. В сети можно увидеть множество таблиц «рекомендованной» плотности, в зависимости от климатических условий. Если тепло – пониже, если мороз – повыше. Чем грозят эти «повыше» и «пониже», было описано в предыдущих абзацах. Поэтому не стоит изобретать велосипед, поскольку все эксперименты уже провели производители АКБ, а рекомендованная плотность приводится в сопроводительной документации.

С новым, сухим (сухозаряженным) аккумулятором все просто – в него заливается электролит комнатной температуры с плотностью 1.28 г/см. куб. Через час концентрация упадет до 1.26 – 1.27 г/см. куб., и батарея готова к работе. Далее, в процессе заряда/разряда аккумулятора и в зависимости от температуры окружающей среды, плотность раствора будет все время колебаться. Больше разряд – ниже плотность, идет заряд – плотность повышается. В нормально функционирующей АКБ отношение плотности к степени заряда и напряжению на клеммах выражается следующими показателями:

  • 1.265 кг/м. куб. — 12.6 … 12.7 В — полностью заряжена;
  • 1.225 кг/м. куб. — 12.3 … 12.4 В — 75%;
  • 1.190 кг/м. куб. — 12.0 … 12.1 В — 50%;
  • 1.115 кг/м. куб. — 11.8 … 11.9 В — 25%;
  • 1.120 кг/м. куб. — 11.6 … 11.7 В — разряжена;
  • ниже 1.120 кг/м. куб. — ниже 11.6 В — глубокий разряд.

Стоит обратить внимание на то, что все параметры батареи, включая плотность и напряжение, сильно зависят от температуры. Поэтому значения справедливы только при 26.7 градусах Цельсия. Если нужно провести измерения при другой температуре окружающей среды, то дополнительно придется воспользоваться таблицей плотности электролита от температуры, которую несложно найти в сети.

Выяснив зависимость плотности от выходного напряжения батареи, а значит, и от степени ее заряда, контролировать концентрацию электролита несложно. Достаточно замерить напряжение на клеммах отключенного аккумулятора любым вольтметром, затем измерить плотность и проверить их соответствие.

Проверка плотности рабочей жидкости

Для измерения плотности жидкостей существуют специальные приборы – ареометры или плотномеры. Есть такой и для автомобильных аккумуляторов. Выполнен он в виде большого шприца, внутри которого расположен поплавок со специально отградуированной шкалой.

Большая плотность электролита в аккумуляторе

Поплавок автоареометра комплектуется специальным «шприцем» для работы в узкогорлых секциях аккумуляторов.

Для того чтобы измерить плотность в аккумуляторе, со всех его секций сворачиваются пробки. Далее грушу ареометра сжимают, а его иглу погружают в секцию. Отпустив грушу, набирают в шприц электролит. При этом поплавок прибора всплывает. Плотность жидкости считывают со шкалы по тому уровню, до которого всплыл поплавок.

Поплавок всплыл до уровня 1.200. Плотность электролита – 1.2 г/см. куб.

После измерения грушу вновь сжимают, а после слива электролита обратно в батарею ареометр промывают проточной водой и сушат. Не следует забывать, что каждая секция – отдельная, независимая часть АКБ, поэтому плотность нужно измерить в каждой.

Когда и чем доливают аккумулятор

Необходимость доливки рабочей жидкости в батарею возникает нечасто, но она бывает необходимв. Что, сколько и в каких случаях нужно доливать? Всего таких случаев два: низкий уровень электролита и ненормальная кислотность рабочей жидкости.

Низкий уровень в секциях

Эта ситуация возникает часто, поскольку в процессе работы батареи вода испаряется или, как принято говорить, выкипает. При этом уровень раствора в секциях уменьшается, и края пластин оказываются сухими. Определить это можно визуально, просто свинтив пробки с секций и заглянув в заливные горловины. Нормальный уровень жидкости в секции должен быть примерно на 1 см выше уровня среза пластин. В некоторых АКБ даже имеется специальная метка, отштампованная на корпусе. Если уровень низкий, то ситуация хоть и серьезна, но устранить ее легко. Для этой операции понадобятся:

  • медицинский шприц без иглы или автомобильный ареометр;
  • дистиллированная вода;
  • средства защиты (очки и резиновые перчатки).

Дистиллированная вода набирается в шприц и заливается в соответствующие секции, до нужного уровня. После доливки жидкости в аккумулятор его ставят на зарядку. В этом плане автоареометр намного предпочтительней, поскольку, долив воду, тут же можно проконтролировать плотность раствора.

Следует соблюдать осторожность: нельзя работать с кислотой, если глаза не защищены.

Ненормальная кислотность

Определение нормальной плотности электролита в аккумулятореЕсли изначально батарея была заправлена как положено, то чрезмерно большая плотность электролита в аккумуляторе может появиться только в случае, если выкипела вода или измерения проводились при сильном морозе (с понижением температуры плотность повышается, и это нормально). В первом случае достаточно просто долить воду, во втором – произвести перерасчет или, что проще и правильнее, заняться измерениями в отапливаемом помещении.

А вот падение концентрации кислоты – ситуация реальная. Обычно это происходит из-за неправильной эксплуатации АКБ или ввиду ее «преклонного возраста». Причина – появление нерастворимого сульфата, который при своем образовании использовал кислоту, но уже не разлагается при зарядке, а значит, вернуть ее обратно в раствор не может. Ситуация не особо радостная, но восстановить плотность необходимо хотя бы для того, чтобы дотянуть до покупки новой батареи.

Прежде чем принять решение о доливке кислоты, необходимо еще раз убедиться в том, что плотность действительно ниже положенной при текущем состоянии АКБ. Если решение принято, то понадобятся ареометр, перчатки, очки и корректирующий электролит плотностью 1.35 — 1.40 г/см. куб. (в продаже есть и такой).

Корректирующий электролит для доливки в автомобильный аккумулятор

В крайнем случае подойдет и стандартный 1.28 г/см. куб., но, возможно, придется отобрать лишнюю жидкость из секции в отдельную емкость, чтобы освободить место для более «крепкого».

Методика доливки та же, что и воды, но при этом плотность в банке постоянно контролируется тем же ареометром.

Категорически запрещается поднимать концентрацию раствора доливкой чистой серной кислоты. Во-первых, это очень опасно, во-вторых, даже нескольких грамм концентрированной кислоты достаточно, чтобы кардинально изменить плотность раствора в секции, а значит, выставить нужную плотность пол-литровым ареометром исключительно сложно.

Какая плотность должна быть в аккумуляторе зимой: оптимальные значения

Плотность электролита – главный параметр всех свинцово-кислотных электрических аккумуляторов, потому что он оказывает влияние на срок эксплуатации и ёмкость прибора.

Необходимо удерживать оптимальное значение показателя, чтобы гарантировать правильную работу АКБ. Оно зависит не только от климатических характеристик региона, в котором находится автомобиль, но и от времени года. К примеру, если плотность аккумулятора в зимний период составляет 1,25 г/см3, то это свидетельствует о критическом уровне, при котором транспортное средство не сможет завестись. Особенно речь идёт о районах, в которых температура может опускаться до -50 градусов. Однако при умеренном климате такое значение соответствует заявленным требованиям нормы. Следовательно, считается, что показатели в разные временные сезоны должны отличаться друг от друга.

Перед многими автовладельцами встаёт дилемма: разная или одинаковая должна быть плотность аккумулятора зимой и летом? Давайте разбираться.

Зима

Плотность электролита на зиму в аккумуляторе транспортного средства должна составлять около 1,27 г/см3. Но такое значение оптимально лишь для центральных районов России. В регионах, в которых температурный режим ниже -35 градусов, показатель изменяется в диапазоне от 1,28 г/см3 до 1,35 г/см3. Например, если автомобиль работает в условиях Крайнего Севера, то величина колеблется в пределах 1,31–1,35 г/см3. Возникает вопрос: почему плотность электролита в аккумуляторе зимой должна иметь такое значение? Существует две причины, дающих ответ на поставленный вопрос:

  1. Жидкость с большой вероятностью превратится в лёд при минусовой температуре, так как в ней доля воды превышает допустимую норму.
  2. Механизмы автомобиля замерзают в мороз и требуют увеличения электродвижущей силы, чтобы осуществить запуск двигателя. Даже лучшие модели автомобилей не смогут работать без дополнительной энергии. Уменьшение значения показателя вплоть до 1,1 г/см3 приведёт к замерзанию электрического аккумулятора.

Зимняя плотность аккумулятора находится на низком уровне. Следовательно, при разрядке она упадёт до критических значений. Чтобы решить эту проблему, желательно постоянно следить за состоянием АКБ. Чтобы проследить взаимосвязь между уровнем заряда и водным соотношением в составе электролита, можно рассмотреть различные сценарии при уменьшении АКБ на 25 % и 50 %:

  1. При первоначальной плотности в 1,30 г/см3 она сократится до 1,26 г/см3 и 1,22 г/см3.
  2. При начальном значении показателя в 1,27 г/см3 объём уменьшится до 1,23 г/см3 и 1,19 г/см3.
  3. При исходной величине в 1,23 г/см3 диапазон упадёт до 1,19 г/см3 и 1,15 г/см3.

Следовательно, плотность аккумулятора на зиму не должна опускаться ниже 1,27 г/см3. Однако нужно помнить, что электролит не может прогреться в результате ежедневных поездок от дома на работу, которые составляют менее получаса. Это в свою очередь влияет на АКБ, который получает необходимый уровень заряда только после осуществления разогрева. Значение показателя стремительно падает по причине того, что аккумуляторная батарея разряжается.

Таким образом, отвечая на вопрос, какая плотность аккумулятора должна быть зимой, можно привести таблицу оптимальных значений. Однако данные показатели характерны исключительно для полностью заряженной батареи. В случае если заряд находится на недостаточном уровне, то они будут больше.

Регион использования транспортного средстваЗначение показателя плотности, г/см3
Южные регионы1,25
Центральные регионы1,27
Северные регионы1,29
Регионы Крайнего Севера1,31

Лето

В летний период аккумуляторная батарея имеет проблему, связанную с потерей большого количества жидкости. Плотность рекомендуется держать на 0,02 г/см3 ниже значения, которое требуется по стандартам. В первую очередь такое замечание относится к регионам, расположенным на юге России.

Летом температурный режим под капотом, в котором располагается аккумулятор, повышен. Это влечёт за собой следующие моменты:

  1. Улетучивание жидкости из состава кислоты.
  2. Активное прохождение процессов превращения электрической энергии в химическую, протекающих в аккумуляторных кислотных батареях.

Всё это обеспечивает сильную отдачу тока, осуществляющуюся даже при минимальных допустимых показателях плотности электролита. Например, значение 1,22 г/см3 характерно для местности с тёплым и влажным климатом. Если уровень электролита систематически опускается, то это приводит к увеличению значения. Такой взаимосвязанный процесс является причиной химического разрушения проводников электрического тока. Поэтому контроль количества воды в АКБ – важная задача, выполнение которой является залогом грамотного ухода за автомобилем. Решение заключается в добавлении дистиллированной жидкости при понижении уровня электролита. Если данное действие опустить, то могут возникнуть проблемы с перезарядом и сульфацией.

Рассеянность автолюбителей – главный фактор, который лежит в основе разрядки аккумулятора. Другими словами, если водитель не уследил за состоянием АКБ, то нужно предпринять определённые меры. Они заключаются в обеспечении батареи зарядом при помощи специального устройства. Однако перед этим необходимо обратить внимание на уровень жидкости, которая могла испариться в процессе функционирования. Если это произошло, требуется долить очищенную воду без содержания каких-либо примесей.

Следовательно, рассмотрев, какая плотность должна быть в аккумуляторе зимой в зависимости от региона, нельзя не привести значения для летнего сезона.

Регион использования транспортного средстваЗначение показателя плотности, г/см3
Южные регионы1,25
Центральные регионы1,27
Северные регионы1,27
Регионы Крайнего Севера1,27

Как правильно откорректировать плотность электролита?

Автовладельцы часто сталкиваются с необходимостью поднять плотность в аккумуляторной батарее, что объясняется двумя причинами. Во-первых, периодическим регулированием количества дистиллированной жидкости. Во-вторых, частой зарядкой устройства, так как уменьшение интервала осуществления данного действия – первый признак того, что желательно провести процедуру повышения величины. Выделяют два способа корректировки значения показателя:

  • применение электролита, обладающего высокой концентрацией;
  • использование дополнительных кислот.

Чтобы изменить в нужном направлении плотность в аккумуляторной батарее, следует приобрести следующие предметы:

  • специализированный стакан с делениями, применяемыми для измерения объёма;
  • цистерна для создания нового раствора;
  • электролит или кислота корректирующего содержания;
  • очищенная жидкость.

Алгоритм действий по изменению значения включает в себя 5 этапов:

  1. Взять небольшое количество электролита с банки аккумуляторной батареи.
  2. Добавить корректирующий раствор в количестве, которое соответствует взятому на предыдущем этапе. Такое действие осуществляется при условии, что поставлена задача поднять плотность. Если необходимо получить противоположный результат, то регулирующий раствор заменяют на дистиллированную жидкость.
  3. Аккумулятор следует подзарядить с помощью специального устройства, так как номинальный ток даст возможность поступившей воде смешаться.
  4. После отключения АКБ от батареи целесообразно выждать в районе 2 часов. Это позволит плотности во всех банках встать на один уровень, что сделает вероятность возникновения погрешности при контрольном тестировании минимальной.
  5. Вторично осмотреть значение электролита. Если оно осталось на прежнем уровне, то повторно осуществить предыдущие этапы.

Плотность электролита изменяется в результате понижения в определённом отсеке аккумулятора. Причём предварительно полезно изучить номинальный объём, который в нём находится. Например, в классической стартерной батарее 6СТ-55 величина электролита равна 633 см3, а в 6СТ-45 – 500 см3. Если рассматривать его состав, то в него входят серная кислота и очищенная вода в процентном соотношении 40 на 60. Достичь необходимой плотности показателя можно, опираясь на представленные данные в следующей таблице:

Плотность аккумулятора, г/см3Обязательная величина параметра, г/см3
1,241,251,26
Забор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкостиЗабор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкостиЗабор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкости
1,246062120125
1,2544256570
1,2685883940
1,2712212678804043
1,281561621171208086
1,29190200158162123127
1,30

Продолжение таблицы

Плотность аккумулятора, г/см3Обязательная величина параметра, г/см3
1,271,281,30
Забор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкостиЗабор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкостиЗабор электро-литаДолив раствора 1,40 г/см3Добавление жидкости
1,24173175252256
1,25118120215220
1,268566177180290294
1,27122126246250
1,28404363658198202
1,297578143146
1,3010911336387981

Отметим, что представленные данные соответствуют корректирующему электролиту с плотностью 1,40 г/см3. Если жидкость будет иметь другое значение, то возникает необходимость использовать следующую формулу расчёта для рассматриваемого показателя:

Какая оптимальная плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом?Какая оптимальная плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом?

Представленные вычисления можно заменить методом золотого сечения, который гораздо проще применить на практике:

  1. Откачать больший объём воды из банки аккумулятора.
  2. Вылить полученную воду в специальный стакан с делениями, чтобы получить информацию о величине.
  3. Заполнить половину освободившегося объёма банки необходимым количеством электролита.
  4. Если значение ещё не соответствует требуемому, то долить ¼ от откаченной величины.
  5. Продолжать добавлять раствор до достижения оптимального результата.

Кислотная среда небезопасна для человека при неграмотном обращении. Целесообразно соблюдать все меры предосторожности, чтобы раствор электролита не попал на кожу или в дыхательные пути. Осуществлять корректировку рассматриваемой величины рекомендуется в помещениях с хорошей вентиляцией.

Возникают ситуации, в которых значение показателя опускается ниже 1,18 г/см3. В таких случаях использование электролита должно сопровождаться применением кислоты. Причём алгоритм действий изменения плотности включает в себя аналогичные этапы с одной поправкой: шаг разбавления при таком значении должен быть небольшим. Это связано с тем фактом, что плотность электролита имеет очень большую концентрацию, и возникает вероятность пропустить нужную отметку.

В процессе приготовления раствора в жидкость нужно вливать кислоту, а не наоборот.

При определённых обстоятельствах не представляется возможным исправить плотность электролита. Поэтому есть только один выход: купить новый аккумулятор. Возникает вопрос: как определить такие случаи? Очень просто: электролит становится коричневого оттенка, что свидетельствует об осыпании активной массы, принимающей участие в реакции электрохимического плана. Следовательно, это приводит к постепенной поломке аккумуляторной батареи.

Чтобы такая ситуация не застала врасплох, необходимо знать, что хороший АКБ будет служить в течение 5 лет при следовании всем эксплуатационным правилам. Следовательно, если данный срок истёк, то нет смысла проводить манипуляции по ремонту батареи. Если вы хотите, чтобы ваш прибор прослужил положенный срок, то следуйте следующим указаниям:

  • контролируйте плотность с помощью ареометра;
  • обеспечивайте грамотное обслуживание;
  • проверять уровень заряда.

Чем грозит завышенная или заниженная плотность электролита?

Оптимальный уровень плотности находится в пределах от 1,27 до 1,35 г/см3 в соответствии с сезоном и температурным режимом региона. Если значение рассматриваемого показателя выше нормы, то это свидетельствует о завышении, что отрицательно влияет на функционирование автомобиля. Данный процесс может привести к повреждениям аккумуляторной батареи. В ситуациях, при которых наблюдается противоположная картина, существует вероятность того, что автомобиль не заведётся. Главная причина в том, что АКБ замёрзнет при низких температурах.

Следовательно, необходимо контролировать значение, чтобы плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом соответствовала оптимальной. Это поможет избежать возникновения непредвиденных обстоятельств. Однако сделать подобное проблематично, так как плотность изменяется при разных уровнях заряда аккумулятора. Например, при её уменьшении происходит поглощение дистиллированной жидкости батареей, что приводит к увеличению концентрации показателя. В обратных ситуациях возникает процесс сульфатации, ведущий к снижению уровня плотности. В результате этой химической реакции пластины наглухо закрываются и теряют возможность правильно заряжаться. Главный исход – выход из строя АКБ.

какая должна быть, как проверить, как поднять плотность

Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе

Добраться до электролита, измерить плотность и отрегулировать показатель можно только в обслуживаемых аккумуляторах. Они изготавливаются по технологии WET или иначе мокрых банок. Представляют собой пластиковый корпус, поделенный на 6 отсеков (банок). В отсеках находятся пакеты пластин, залитые электролитом. Каждая банка это отдельный маленький аккумулятор напряжением 2,1 вольт, соединённые последовательно. Поэтому на крайних контактах в сумме получается 12,5 – 12,6 В. Сверху отсеки закрыты крышкой с пробками. Через эти пробки можно контролировать состояние электролита. Внешне всё выглядит как пластиковая коробка с ручкой, пробками и двумя контактами плюс и минус.

Залитые свинцово – кислотные батареи до сих пор остаются самыми распространёнными АКБ (аккумуляторными батареями). Их используют в легковых и гольф автомобилях, газонокосилках и другой садовой технике, грузовиках и на водном транспорте. Имеют две отличительные особенности – низкую цену и необходимость обслуживания. В составе электролита никаких секретов нет, это водный раствор обыкновенной серной кислоты h3SO4.

Показатель плотности измеряют в весе одного кубического сантиметра раствора. В продаже имеется электролит для заливки плотностью — 1,28 г/см3 и так называемый, корректирующий — 1,33. Для изготовления электролита плотностью 1,28 при температуре 25 °С смешивают 0,285 мл кислоты с 0,781 лм дистиллированной воды.

Оптимальная плотность очень важна для стабильной и долговечной работы аккумулятора. Она зависит от уровня заряда и температуры окружающей среды при измерении. Достоверные данные можно получить только на полностью заряженной батарее с температурой электролита 25 °С.

Немаловажным фактором являются условия эксплуатации. Для жаркого и холодного климата используют батареи с различной плотностью. В условия Крайнего Севера при сильных морозах она должна быть 1,3 и снижаться до 1,23 в жарком климате при высокой температуре. Это связано с поведением электролита при различных температурах. На морозе он должен не замерзнуть и не закипеть в жару. Для эксплуатации в средних климатических условиях допускается плотность 1,27 полностью заряженной АКБ. На разряженной показатель снижается до 1,11 и ниже.

Как проверить плотность электролита аккумулятора

Обслуживаемые АКБ требуют повышенного внимания. Они склонны к выкипанию и разбрызгиванию электролита. Плотность в банках может разнонаправленно меняться. Поэтому замеры необходимо проводить через каждые 15 – 20 тыс. км пробега или весной и осенью.

Для измерения необходим ареометр, очки, резиновые или силиконовые перчатки и старая одежда. Электролит очень агрессивен. В зависимости от чувствительности, при попадании на кожу его можно не почувствовать. А вот глаза и слизистые оболочки нужно беречь. Попадание на одежду на первый взгляд незаметно. Но даже небольшие капли проявят себя. После стирки обнаружатся большие и маленькие дырки на любимых джинсах, рубашке или куртке.

Ареометр – единственный прибор для измерения плотности электролита. Состоит из стеклянной колбы с помещенным внутрь денсиметром. Сверху находится резиновая груша. Денсиметр, это запаянная стеклянная трубка с металлическими шариками в нижней части и утончённым верхом. В утонченной части расположена шкала.

Для измерения нужно открутить пробки. Нажать на грушу и поместить в заливное отверстие кончик ареометра. Отпустить грушу и набрать электролит до всплывания денсиметра. Он не должен касаться донышка и стенок колбы. Ареометр нужно держать в вертикальном положении. Денсиметр будет плавать, на плотность укажет шкала на уровне электролита. Предварительный замер укажет на состояние аккумулятора. Обычно крайние банки разряжены сильнее и плотность в них меньше средних. После замера надо проверить уровень электролита, если необходимо долить дистиллированную воду.

Состояние батареи можно оценить только полностью зарядив её. Заряжаем АКБ и даём отдохнуть пару часов. Зарядка сопровождается кипением и повышением температуры электролита. Для достоверного замера газы должны выйти, температура упасть. После остывания можно проводить измерение. В зависимости от этих результатов можно сделать выводы о состоянии АКБ.

Таблица плотности электролита в аккумуляторе

Состояние можно оценить сопоставив плотность и напряжение аккумулятора, это делают руководствуясь данными таблицы:



















Плотность электролита, г/см3

Напряжение без нагрузки, В

Напряжение под нагрузкой 100 А, В

Уровень заряда, %

1,11

11,7

8,4

0

1,12

11,75

8,5

6

1,13

11,8

8,6

12

1,14

11,85

8,8

19

1,15

11,9

9

25

1,16

12

9,2

31

1,17

12

9,3

37

1,18

12,1

9,4

44

1,19

12,2

9,6

50

1,2

12,25

9,7

56

1,21

12,3

9,9

62

1,22

12,35

10

69

1,23

12,4

10,2

75

1,24

12,47

10,3

81

1,25

12,5

10,5

87

1,26

12,6

10,6

94

1,27

Не менее 12,66

10,8

100

Не всегда возможно создать идеальные условия для зарядки и измерения плотности электролита. В большинстве случаев применяют поправки. Для этого пользуются таблицей приведения полученных измерений.










Температура электролита от и до, °С

Температурная поправка, г/см3

+ 47 + 50

+ 0,02

+ 33 + 46

+ 0,01

+ 18 + 32

0

+ 4 + 17

— 0,01

+ 3 – 10

— 0,02

– 11 – 25

— 0,03

– 26 – 39

-0,04

– 40 – 50

-0,05

На что влияет плотность электролита в аккумуляторе

Отрицательно влияют на аккумулятор колебания плотности в обе стороны.

При повышенной бурный химический процесс ведет к выкипанию воды и разрушению пластин. Необходимо постоянно доливать дистиллированную воду. Срок эксплуатации АКБ резко снижается.

Низкая затрудняет пуск двигателя, а при отрицательной температуре электролит может попросту замерзнуть. В теплый период года затруднения можно не заметить, но зимой стартер не сможет прокрутить двигатель. Электролит плотностью 1,11 замерзает при температуре всег лишь — 10 °С. Аккумулятор с пониженной плотностью полностью не заряжается, что провоцирует сульфатацию пластин.

Соблюсти баланс помогает утвердившаяся практика использования электролита различной плотности в зависимости от климата:

  • Очень холодный и в условиях Крайнего Севера 1,3
  • Умеренный климат — большая часть РФ от 1,26 до 1,27
  • Южные районы страны от 1,23 до 1,25
  • Минимально возможное значение 1,23 г/см3

Как следствие, ненормированная плотность приводит к преждевременной сдаче аккумулятора в утиль.

Как поднять плотность электролита

Первое, что необходимо сделать — попробовать поднять плотность полностью зарядив аккумулятор. Открыть пробки, при необходимости долить дистиллированной воды и подключить зарядное устройство. Полная зарядка может привести к следующим результатам:

  1. Плотность во всех банках одинакова.
  2. Во всех ниже нормы.
  3. Различается более на 0,1 г/см3 и более.

В первом случае каких либо действий не требуется.

Во втором случае потребуется специфическая зарядка. На поверхности свинцовых пластин уже хорошо потрудившихся аккумуляторов откладывается сульфат свинца. В таком состоянии батарею невозможно зарядить полностью. Её необходимо разрядить и провести зарядку импульсным устройством автоматически переключив его на Десульфатацию.

Обычным устройством это сделать труднее и процесс длится дольше. Для этого на 2 часа установить ток зарядки в 1/10 от ёмкости АКБ. Например для аккумулятора 65 Ач, ток зарядки выставить 6,5 А. После этого снизить ток до 2 А и заряжать 8 – 12 часов. Дать отстояться батарее до комнатной температуры измерить плотность. Если не пришла в норму, опять разрядить и провести ступенчатую зарядку.

Десульфатация обычно проводится в два – три цикла. Отрицательный результат говорит о том, что с АКБ придётся расстаться. Можно ещё попробовать полностью слить электролит, промыть дистиллированной водой и залить новый. Но этого обычно хватает ненадолго.

В третьем случае, когда плотность в банках разница более чем на 0,1 надо попробовать провести десульфатацию. Не помогло – откорректировать. Для этого приобрести корректирующий электролит плотностью 1,33 – 1,4 и дистиллированную воду. В банках с ненормальной плотностью откачать по 20 мл электролита. Для повышения добавить корректирующий, для снижения дистиллят. Зарядить 30 минут, дать отстояться ещё полчаса и замерить. Скорее всего к успеху приведут несколько корректировок.

Усилия ни к чему не приведут, а аккумулятор окажется непригоден при буром цвете электролита. В этом случае можно не предпринимать никаких действий.

Не сильно изношенным аккумуляторам десульфатация и корректировка значительно продлевает жизнь. Если усилия не увенчались успехом, то с батарей нужно расстаться немедленно и без сожаления. Иначе непредвиденный отказ станет неприятным сюрпризом.

Срок службы АКБ при условии соблюдения элементарных правил до пяти лет. В автомобиле нужно контролировать напряжение, не допускать чрезмерного и нулевого заряда батареи. Периодически заряжать и следить за плотностью электролита. При таком отношении аккумулятор служит долго и безотказно.

Плотность электролита в аккумуляторе — зимой и летом: таблица

Большая часть аккумуляторных батарей, которые продаются в России, относится к полуобслуживаемым. Это означает, что владелец может откручивать пробки, проверять уровень и плотность электролита и при необходимости доливать внутрь дистиллированную воду. Все кислотные АКБ, когда только поступают в продажу, заряжены, как правило, на 80 процентов. При покупке следите за тем, чтобы продавец выполнил предпродажную проверку, одним из пунктов которой является проверка плотности электролита в каждой из банок.

В сегодняшней статье на нашем портале Vodi.su мы рассмотрим понятие плотности электролита: что это такое, какой она должна быть зимой и летом, как ее повысить.

В кислотных АКБ в качестве электролита применяется раствор h3SO4, то есть серной кислоты. Плотность напрямую связана с процентным содержанием раствора — чем больше серы, тем она выше. Еще один немаловажный фактор — температура самого электролита и окружающего воздуха. Зимой плотность должна быть выше, чем летом. Если же она упадет до критической отметки, то электролит попросту замерзнет со всеми вытекающими последствиями.

Измеряется данный показатель в граммах на сантиметр кубический — г/см3. Измеряют ее при помощи простого прибора ареометра, который собой представляет стеклянную колбу с грушей на конце и поплавком со шкалой в середине. При покупке нового АКБ продавец обязан измерить плотность, она должна составлять, в зависимости от географической и климатической зоны, 1,20-1,28 г/см3. Допускается разница по банкам не более 0,01 г/см3. Если же разница больше, это свидетельствует о возможном коротком замыкании в одной из ячеек. Если же плотность одинаково низкая во всех банках, это говорит как о полном разряде батареи, так и о сульфатации пластин.

Помимо измерения плотности продавец должен также проверить, как аккумулятор держит нагрузку. Для этого применяют нагрузочную вилку. В идеале напряжение должно падать с 12 до девяти Вольт и держаться на этой отметке некоторое время. Если же оно падает быстрее, а электролит в одной из банок кипит и выделяет пар, значит от покупки этой АКБ следует отказаться.

Плотность в зимний и летний период

Более детально данный параметр для вашей конкретной модели АКБ нужно изучить в гарантийном талоне. Созданы специальные таблицы для различных температур, при которых электролит может замерзнуть. Так, при плотности 1,09 г/см3 замерзание происходит при -7°С. Для условий севера плотность должна превышать 1,28-1,29 г/см3, ведь при таком показателе температура его замерзания составляет -66°С.

Плотность обычно указывают для температуры воздуха +25°С. Она должна составлять для полностью заряженной батареи:

  • 1,29 г/см3 — для температур в пределах от -30 до -50°С;
  • 1,28 — при -15-30°С;
  • 1,27 — при -4-15°С;
  • 1,24-1,26 — при более высоких температурах.

Таким образом, если вы эксплуатируете автомобиль в летний период в географических широтах Москвы или Санкт-Петербурга, плотность может быть в пределах 1,25-1,27 г/см3. Зимой же, когда температуры опускаются ниже -20-30°С, плотность повышается до 1,28 г/см3.

Обратите внимание, что «повышать» ее искусственно никак не нужно. Вы попросту продолжаете пользоваться своим автомобилем в обычном режиме. А вот если АКБ быстро разряжается, имеется смысл провести диагностику и при необходимости поставить на зарядку. В случае же, если машина долго стоит на морозе без работы, АКБ лучше снять и унести в теплое место, иначе он от длительного простоя попросту разрядится, а электролит начнет кристаллизоваться.

Практические советы по эксплуатации АКБ

Самое основное правило, которое следует запомнить, — в батарею ни в коем случае нельзя заливать серную кислоту. Повышать плотность таким образом вредно, так как при повышении активизируются химические процессы, а именно сульфатации и коррозии, и уже через год пластины станут полностью ржавыми.

Регулярно проверяйте уровень электролита и при его падении доливайте дистиллированную воду. Затем АКБ нужно либо поставить на зарядку, чтобы кислота смешалась с водой, либо зарядить АКБ от генератора во время длительной поездки.

Если машину ставите «на прикол», то есть некоторое время не используете ее, то, даже если среднесуточные температуры опускаются ниже нуля, нужно позаботиться о том, чтобы АКБ был полностью заряжен. Это минимизирует риск замерзания электролита и разрушения свинцовых пластин.

При падении плотности электролита увеличивается его сопротивление, из-за чего, собственно, и затруднен запуск двигателя. Поэтому прежде, чем завести мотор, прогрейте электролит, включив на некоторое время фары или другое электрооборудование. Не забывайте также проверять состояние клемм и очищать их. Из-за плохого контакта пускового тока недостаточно для создания нужного крутящего момента.


Какая должна быть плотность в аккумуляторе? Как проверить плотность аккумулятора? Как повысить плотность аккумулятора?

Многим автовладельцам наверняка приходилось сталкиваться с проблемой некорректной работы аккумулятора. Бывает так, что машина простояла всего сутки, а завести ее после этого становится невозможно. При этом даже длительная зарядка батареи не помогает. Подобные симптомы свидетельствуют о снижении плотности электролита. О том, какая должна быть плотность в аккумуляторе, почему она падает, и как ее поднять до нужного уровня, мы и поговорим в этой статье.

Электролит и его плотность

какая должна быть плотность в аккумуляторе Электролит – это раствор, состоящий из серной кислоты и дистиллированной воды. Эти компоненты содержатся в примерно равных частях: вода – 1 часть, серная кислота – 1,25 части. Показатель 1,25 – это и есть плотность аккумулятора автомобиля. Эксплуатационные свойства АКБ напрямую зависят от этого показателя – чем он выше,
тем ниже у нее температура замерзания, а сама она находится в удовлетворительном рабочем состоянии. Зная, какая должна быть плотность в аккумуляторе, можно судить о реальном состоянии своего устройства.

Замер плотности АКБ

Перед тем как проверить плотность аккумулятора, следует обзавестись специальным прибором под названием ареометр. Он представляет собой устройство, состоящее из нескольких резиновых и стеклянных элементов.

Т.к. электролит является опасным химическим соединением, перед замером его плотности необходимо позаботиться о мерах предосторожности, а именно работы проводить в резиновых перчатках, избегая попадания жидкости на кожу и одежду. Категорически запрещается курить!

Откройте горловину банки, вставьте в нее наконечник устройства и с помощью груши наберите немного электролита так, чтобы поплавок ареометра свободно плавал в корпусе, не задевая дно, боковые стенки и верх. Подождите, пока жидкость в приборе успокоится, и, держа его на уровне глаз, визуально считайте показания. Данную процедуру проведите со всеми банками. Если разница плотности будет превышать 0,01 г на куб. см, то обязательно долейте дистиллированную воду либо поставьте АКБ на выравнивающую зарядку. При снижении плотности до показателя 1,24 г на куб. см или ниже аккумулятор следует подзарядить.

Дополнительные рекомендации

как поднять плотность в аккумулятореВажно знать не только, как проверить плотность аккумулятора с помощью ареометра,
но и правила внесения поправок к показанию прибора в конкретных температурных условиях. Оптимальная температура электролита для измерения его плотности составляет +15 — +25˚С, но если приходится выполнять эту процедуру при более высокой или низкой температуре, то показания необходимо корректировать.

Температура электролита (˚С)

Поправка к показаниям ареометра

— 45

— 0,04

— 30

— 0,03

— 15

— 0,02

0

0

+ 15

0

+ 30

+ 0,01

+ 45

+ 0,02

+ 60

+ 0,03

Не следует выяснять, какая плотность в аккумуляторе, после того как туда недавно
была долита вода, или после неоднократных попыток запуска стартера. После выполнения всех процедур тщательно промойте ареометр водой.

как проверить плотность аккумулятора

Как поднять плотность в аккумуляторе?

Самым простым способом поддержания необходимого уровня электролита в АКБ является долив дистиллированной воды. Однако большинство автовладельцев забывают или не знают о том, что периодически необходимо замерять плотность аккумулятора, т.к. вода со временем выкипает, а вместе с ней и электролит, что влечет снижение плотности, иногда до критической отметки. Когда аккумулятор совсем
отказывается работать, то тут же возникает животрепещущий вопрос: «Как поднять плотность в аккумуляторе?»

какая плотность в аккумуляторе

Используя нижеизложенную инструкцию, вы сможете самостоятельно продлить жизнь АКБ. Однако помните, что эта процедура требует особого внимания и аккуратности.

Меры предосторожности

• Соблюдайте максимальную осторожность при работе с электролитом: все действия выполняйте в защитных очках и резиновых перчатках.
• При самостоятельном разведении электролита обязательно следует добавлять кислоту в воду, но не наоборот! Эти жидкости имеют разную плотность, и результатом ошибки могут стать серьезные ожоги.
• Запрещено переворачивать АКБ вверх дном, т.к. вследствие этого активная поверхность пластин может осыпаться и вызвать короткое замыкание.
• Заранее подготовьте емкости для слива старого электролита и приготовления новой смеси.
• Предварительно проверьте пластмассу, которую будете использовать для запайки отверстий, на стойкость к электролиту.
• Помните, что заряженный аккумулятор будет иметь большую плотность.

Подготовительный этап

Для того чтобы поднять плотность электролита аккумуляторе, потребуются:
• ареометр;
• мерная емкость;
• клизма-груша;
• паяльник;
• дрель;
• электролит;
• аккумуляторная кислота;
• дистиллированная вода.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе: подробная инструкция

плотность аккумулятора автомобиляПроизводим замеры плотности электролита в каждой банке. Помня, какая должна быть
плотность в аккумуляторе, сопоставляем свои реальные показатели. Итак, если плотность составляет 1,25-1,28, а разброс значений в каждой банке не превышает 0,01, то аккумулятор вполне работоспособен, и каких-либо процедур ему не требуется. Если же показатели варьируются на уровне 1,18-1,20, то единственным вариантом будет долив электролита с плотностью 1,27.

• Из одной банки откачайте с помощью клизмы-груши максимальное количество старого электролита и замеряйте его объем.
• Долейте свежий раствор в количестве, составляющем половину от откачанного.
• Активно, но аккуратно покачайте аккумулятор, чтобы перемешались жидкости.
• Замеряйте плотность. Если значение не такое, какая должна быть плотность в аккумуляторе, долейте еще ½ электролита от оставшегося количества. Операцию следует повторять, пока не получите требуемые показатели.
• Остаток долейте дистиллированной водой.

Что делать при критическом уровне плотности

поднять плотность электролита аккумулятореЕсли показатель плотности ниже 1,18, то данную проблему решить доливом электролита не получится. В этом случае потребуется аккумуляторная кислота, имеющая существенно большую плотность. Данный процесс производится аналогично схеме добавления электролита. Если с одного раза не удалось достичь нужных результатов, повторяйте процедуру необходимое количество раз.
Если в аккумуляторе плотность даже ниже 1,18, то необходимо прибегнуть к процедуре полной замены электролита. Для этого сразу надо откачать с помощью груши максимальное количество раствора. Затем на аккумуляторных банках герметично закройте вентиляционные отверстия пробок. Поставьте АКБ набок и поочередно просверлите 3-3,5-миллиметровые отверстия в дне каждой из банок. Перед тем как проделывать очередное отверстие, из предыдущего сливайте остатки электролита.

Далее необходимо тщательно промыть аккумуляторную батарею дистиллированной водой. После этого запаяйте высверленные отверстия кислотостойкой пластмассой (к примеру, для этого можно использовать пробки с ненужного аккумулятора).
Проделав все подготовительные процедуры, можете приступать к заливке свежего электролита. В этом случае рекомендуется использовать раствор, приготовленный самостоятельно, плотность которого будет несколько выше, чем предусмотрена для вашего климатического пояса. При этом следует учесть, что даже полная замена электролита в старом аккумуляторе не сможет обеспечить ему такой же срок службы, как у новой АКБ.

Совет: если вы хотите, чтобы аккумулятор служил вам как можно дольше, не забывайте его вовремя заряжать и проверяйте периодически его плотность.

EV TECH LINGO | Понимание технических терминов для электромобилей

Литий-ионные батареи — это малообслуживаемая батарея без памяти, не требующая полной разрядки и обладающая медленной скоростью саморазряда. LIB в настоящее время широко используются в качестве предпочтительной технологии аккумуляторов для электромобилей, они могут иметь различный химический состав и будут различаться от производителя к производителю и от приложения к применению. Характеристики производительности, стоимости и безопасности зависят от типа LIB.Производители аккумуляторных батарей стремятся повысить удельную мощность, что снизит стоимость аккумуляторных батарей для будущих электромобилей. Способность аккумулятора накапливать электричество выражается как плотность энергии. В таблице ниже показано, как усовершенствования в технологии аккумуляторов привели к повышению плотности энергии, что привело к увеличению дальности действия электромобилей. В то время как плотность энергии постоянно повышается, цена на батареи также продолжает снижаться.

Втч / л долл. США / кВтч
2008 75 1000
2009 80 950
2010 100 875
2011 110 600
2012 140 425
2013 150 325
2014 180 300
2015 300 280
2020 380 100

Существует около 28 различных литий-ионных химических соединений, вот некоторые из наиболее распространенных типов:

  • LiCoO2 = оксид лития-кобальта — в основном используется для портативной электроники, имеет более высокую плотность энергии, но представляет угрозу безопасности, особенно при повреждении.

Батареи с меньшей плотностью энергии, но с более длительным сроком службы и собственной безопасностью:

  • LiFePO4 = фосфат лития и железа
  • Литий-ионный оксид марганца (LiMn2O4, Li2MnO3 или LMO) и оксид литий-никель-марганца-кобальта (LiNiMnCoO2 или NMC)
  • Li-Poly / Li-Pol / LiPo = литий-полимерный.
  • Оксид титаната лития = обеспечивает быструю зарядку и увеличенный срок службы батарей, до 2,5 раз больше, чем у обычных литий-ионных батарей. Он также обеспечивает стабильную разрядку от очень низких (-30 ° C) до высоких температур выше 40 ° C.

Такие батареи также широко используются в электрических инструментах, медицинском оборудовании и в других сферах. NMC, в частности, является ведущим претендентом на автомобильные приложения. Аккумуляторы Tesla 2170 для транспортных средств изготовлены с использованием оксида никель-кобальта-алюминия (NCA), в отличие от 2170 аккумуляторных элементов, которые питают стационарные накопители энергии компании, в которых используется оксид никель-марганца-кобальта (NMC).

Литий-серные батареи, новое химическое соединение, обещают наивысшее соотношение производительности и веса.Огромные инвестиции в аккумуляторные технологии позволяют постоянно предлагать более совершенные решения, такие компании, как BMW и Tesla, теперь ищут аккумуляторы Sold State, которые могут быть полностью заряжены за считанные минуты и обеспечивают гораздо большую емкость.

Другие химические вещества, используемые некоторыми производителями автомобилей:

  • Pb-Acid = Свинцово-кислотный. Гораздо более дешевая батарея, используемая в старых электромобилях, обеспечивает гораздо более низкую плотность энергии, чем LIB, поэтому требует более частой зарядки, обеспечивает меньшую выходную мощность и более короткий срок службы.
  • Никель-кадмиевый аккумулятор

  • (NiCad) = никель-кадмиевый.
  • NiMH аккумулятор = никель-металлогидридный, используемый в некоторых старых электромобилях, обеспечивает лучшую плотность энергии, чем свинцово-кислотные, но меньшую, чем у LIB.

Большинство производителей теперь предоставляют 8-летнюю гарантию на 100 000 миль / 150 000 км на свои LIB. Однако современные LIB должны достичь 80% эффективности через десять лет, а это означает, что они все еще будут пригодны для использования — поэтому замена — это выбор, а не необходимость.Если вы захотите заменить аккумулятор в автомобиле, возможно, он будет иметь ценность как аккумулятор « Second Life », используемый в домашних аккумуляторных системах с солнечной батареей или без нее. Некоторые производители, такие как Tesla, BMW и Nissan, уже развивают бизнес для своих аккумуляторов «Second Life».

Батареи состоят из элементов , которые объединены в батареи модулей , чтобы сформировать аккумуляторный блок , который обычно размещается в центре транспортного средства, что придает электромобилям их характерную способность удерживать дорогу.

Ампер-часы (Ач) — это единица измерения емкости аккумулятора или элемента, которая также может быть измерена в мАч (миллиамперах x часах).

Номинальный рейтинг — Содержимое аккумулятора выражается в Ач, как указано производителем аккумулятора, и является содержанием, доступным для использования в транспортном средстве, и будет значением, в основном указанным в маркетинговых материалах. Емкость отличается от номинальной мощности тем, что это фактическое содержимое батареи, но обычно не доступно для автомобиля.

Состояние заряда (SOC) — это индикация того, насколько полностью или полностью разряжена батарея, при этом 0% разряд и 100%. Идеально для литий-ионных батарей никогда не должно быть 0% или чрезмерно 100%.

Глубина разряда (DOD) является альтернативой SOC и выражается, наоборот, как 0% или x Ач (ампер-час) при полном и 100% или 0 Ач при пустом.

Скорость разряда — Емкость батареи рассчитана на 1С. Полностью заряженная батарея на 1Ач должна обеспечивать 1А в течение одного часа.Тот же аккумулятор, разряжающийся при 0,5 ° C, должен обеспечивать ток 500 мА в течение двух часов, а при 2 ° C — 2 А в течение 30 минут.

LIB очень эффективны , но не на 100%. Эффективность также можно выразить как Roundtrip Efficiency батареи. Поскольку LIB не являются 100% энергоэффективной технологией, вам потребуется больше энергии (кВтч) в батарее, чем емкость батареи для ее полной зарядки, и наоборот, вы получите меньше энергии (кВтч) от батареи, чем энергия, которая истощается из батарея.Хорошие LIB предлагают КПД в оба конца около 92%, а более старые LIB — от 70% до 80%. Электромобили на топливных элементах (FCEV), с другой стороны, имеют гораздо более низкий КПД, примерно от 60% до 70%.

.

аккумуляторных электромобилей (BEV) — не ЕСЛИ, а КОГДА? — x-engineer.org

В этой статье мы собираемся выяснить, почему электромобиль с аккумулятором (BEV) — это будущее решение для мобильности. Это не обязательно, но хорошее понимание того, как работают аккумуляторные электромобили, будет полезно, прежде чем читать эту статью. Поэтому попробуйте прочитать статью Анатомия аккумуляторного электромобиля (BEV), чтобы понять основные принципы аккумуляторных электромобилей.

Аккумуляторные электромобили (BEV), также известные как чистые электромобили , являются долгосрочным решением для мобильности. По сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) BEV имеет ряд преимуществ, но также и некоторые недостатки.

Преимущества BEV по сравнению с транспортным средством с ДВС

КПД двигателя

Электродвигатели переменного тока с постоянными магнитами или индукционными роторами имеют очень высокий общий КПД. Типичный электродвигатель с постоянными магнитами, используемый для тяги, имеет минимальный КПД около 70-75% и максимальный 95-97%.

Изображение: карта КПД электродвигателя

Напротив, КПД двигателя внутреннего сгорания намного ниже. В зависимости от типа двигателя (компрессионное зажигание или искровое зажигание), системы впрыска топлива (прямой или косвенный), типа воздухозаборника (атмосферный или с наддувом) и рабочей точки (частота вращения и крутящий момент) КПД двигателя внутреннего сгорания может быть где-то между 10% и 45%.

Изображение: карта эффективности бензинового двигателя
Кредит: Advisor

Электродвигатель может легко работать со средней эффективностью 85-90% (в рабочем цикле).В то же время средний КПД двигателя, вероятно, будет в пределах 25-30%. Вывод состоит в том, что КПД электродвигателя для автомобильной промышленности в среднем на в три раза выше по сравнению с двигателем внутреннего сгорания.

Динамические характеристики (ускорение транспортного средства)

Электродвигатель с постоянным магнитом имеет идеальную тяговую характеристику . Кроме того, на нулевой скорости электродвигатель может обеспечить максимальный доступный крутящий момент, что обеспечивает очень хорошие стартовые характеристики транспортного средства.

Изображение: характеристики крутящего момента и мощности электродвигателя

Электродвигатель способен обеспечивать пиковый крутящий момент в течение ограниченного времени (пару секунд) и постоянный крутящий момент (при наличии энергии питания ). Пиковый крутящий момент требует, чтобы аккумулятор потреблял очень большой ток, что приводит к высоким температурам в силовой электронике и двигателе. Чтобы защитить компоненты, максимальный крутящий момент ограничен по времени, но его достаточно, чтобы повысить разгонные характеристики автомобиля.

С другой стороны, двигатель внутреннего сгорания не может обеспечить максимальный крутящий момент на минимальной скорости (холостом ходу). Им также требуется больше времени для достижения максимального крутящего момента из-за механических компонентов и динамики всасываемого воздуха (инерция, турбо-задержка и т. Д.).

Изображение: Характеристики крутящего момента и мощности дизельного двигателя с двойным турбонаддувом

Даже самый лучший современный двигатель внутреннего сгорания не может превзойти электродвигатель с точки зрения тяговых характеристик (крутящего момента и мощности). С этой точки зрения электродвигатель явно является лучшим решением для автомобильных приложений.

Еще одним важным фактором является удельный крутящий момент / мощность . По сравнению с двигателем внутреннего сгорания электродвигатель имеет как минимум удвоенную плотность крутящего момента / мощности гравиметрических [Нм / кг, кВт / кг] или объемных [Нм / л, кВт / л]. При том же выходном крутящем моменте / мощности электродвигатель намного легче и меньше.

Надежность

Изображение: Трансмиссия Renault Zoe
Кредит: Renault

Легенда:

  1. Электронный контроллер мощности
  2. Статор
  3. ротор
  4. Односкоростная коробка передач и дифференциал

Имеет меньше движущихся частей по сравнению с двигателем внутреннего сгорания двигатель, у электродвигателя на меньше источников возможных отказов на .Кроме того, благодаря высокому крутящему моменту и высокоскоростной характеристике электродвигателя нет необходимости в многоступенчатой ​​коробке передач, одноступенчатой ​​механической коробки передач может быть достаточно для требований тяги.

Двигатель внутреннего сгорания имеет множество движущихся частей, а также дополнительные системы (топливная система, система нейтрализации выхлопных газов и т. Д.), Которые могут привести к возможным неисправностям. Кроме того, из-за характеристик крутящего момента для транспортного средства с двигателем требуется многоступенчатая коробка передач, которая является дополнительным источником возможных отказов.

Вектор крутящего момента

Изображение: Rimac Concept One Система векторизации крутящего момента
Кредит: Rimac Automobili

Для полноприводного аккумуляторного электромобиля стабильность во время поворота может быть улучшена за счет управления крутящим моментом на колесах. Кроме того, по сравнению с двигателем внутреннего сгорания электродвигатель имеет более быстрый отклик крутящего момента и может обеспечивать отрицательный крутящий момент.

Двигатель внутреннего сгорания оказывает ограниченное влияние на устойчивость автомобиля, в большинстве случаев он только снижает передаваемый крутящий момент.

Рекуперация энергии и регенерация тормозов

Еще одно существенное преимущество электрической машины — то, что она может быть реверсивной . Это означает, что он может создавать крутящий момент, если он снабжен электрической энергией, или он может производить электрическую энергию, когда имеет входной крутящий момент (из-за инерции транспортного средства). Когда электрическая машина создает крутящий момент, она находится в режиме двигателя , когда она производит электрическую энергию, она находится в режиме генератора .

Изображение: карта крутящего момента электрической машины (положительная и отрицательная)
Кредит: Remy

Как вы можете видеть на изображении выше, отрицательный крутящий момент может быть таким же высоким, как и положительный крутящий момент.Это означает, что электрическая машина может производить значительного тормозного момента . Имея возможность управлять тормозным моментом до любого уровня на карте, аккумуляторный электромобиль может иметь следующие функции, когда водитель снимает педаль акселератора :

Mode Условия активации Описание
Выбег
  • водитель плавно поднимает педаль акселератора
  • скорость автомобиля относительно высока
  • крутящий момент электромашины составляет около 0 Нм (на самом деле немного отрицательный, вырабатывает достаточно электроэнергии для поддержания работы системы 12 В через DCDC)
  • электрическая машина не тянет и не тормозит транспортное средство
  • транспортное средство движется из-за своей инерции
Перебег
  • водитель делает быстрый отрыв от педали акселератора
  • 900 65 скорость транспортного средства относительно низкая

  • крутящий момент электрической машины отрицательный (например,грамм. -50 Нм) и производит электроэнергию.
  • этот режим имитирует режим торможения двигателем от транспортного средства с ДВС
Регенеративное торможение
  • водитель слегка или умеренно нажимает на педаль тормоза
  • электрическая машина создает большой отрицательный крутящий момент (например, -150 Нм), в зависимости от положения педали тормоза
  • этот режим имитирует торможение с (гидравлическими) фундаментными тормозами в автомобиле с ДВС
  • , если водитель сильно нажимает На педали тормоза срабатывают (гидравлические) фундаментные тормоза.

Все эти режимы могут быть достигнуты с помощью электрической машины довольно легко, только через управление крутящим моментом.Режимы активации зависят от производителя, но поведение общее для всех.

Сервисное обслуживание

Имея меньше движущихся частей и компонентов, аккумуляторный электромобиль на проще и дешевле в обслуживании . С другой стороны, для сохранения в хорошем рабочем состоянии двигатель внутреннего сгорания нуждается в регулярных интервалах обслуживания / технического обслуживания (замена воздушного и топливного фильтров, замена масла и т. Д.).

Выбросы загрязняющих веществ

Поскольку он использует только электрическую энергию для приведения в движение, нет никаких норм выбросов, которые применяются к аккумуляторным электромобилям.

Автономные транспортные средства

Поскольку автомобильная промышленность явно переходит к автономным транспортным средствам, использование электромобилей на аккумуляторах имеет ряд явных преимуществ. Основным преимуществом является то, что BEV может быть заряжен , беспроводной , что устраняет множество возможных опасностей, связанных с электрическими контактами. Кроме того, исключение жидкого топлива из уравнения значительно повышает безопасность операции заправки энергии транспортного средства.

Недостатки BEV по сравнению с транспортным средством с ДВС

Очевидно, что использование электрических машин вместо ДВС дает транспортным средствам огромные преимущества с точки зрения эффективности, динамических характеристик (крутящий момент и мощность) и надежности.

Источник энергии

Основным недостатком аккумуляторного электромобиля является система накопления энергии , высоковольтная батарея.

По сравнению с бензином и дизельным топливом при том же объеме энергия, запасенная в батарее, примерно в 10 раз меньше. На рисунке ниже мы видим, что батареи имеют больший объем, массу и хранят меньше энергии по сравнению с бензином и дизельным топливом.

Изображение: диаграмма плотности энергии для различных видов топлива
Кредит: eia.gov

Низкая энергоемкость аккумулятора напрямую влияет на запас хода автомобиля. Для BEV с текущими характеристиками аккумуляторных элементов, чтобы иметь приличный диапазон (200 — 300 км), аккумуляторный блок окажется довольно тяжелым и громоздким.

Кроме того, в холодных средах диапазон BEV дополнительно уменьшается из-за ухудшения характеристик аккумулятора (при низких температурах) и использования электроэнергии для обогрева (кабина, аккумулятор).

Время зарядки

Время зарядки высоковольтной батареи — еще один серьезный недостаток BEV. Для автомобиля с двигателем внутреннего сгорания время заправки топливного бака занимает менее 10 минут. В случае автомобиля с батарейным питанием время зарядки может составлять от 30 минут («быстрая зарядка») до примерно 8–10 часов («нормальная зарядка»).

Еще одна проблема транспортных средств с батарейным питанием — это цикл зарядки / перезарядки . Если аккумулятор часто заряжается сильным током (метод «быстрой зарядки»), емкость накопления энергии со временем уменьшается.

Инфраструктура зарядки

Инфраструктура зарядки в настоящее время является еще одной проблемой для аккумуляторных электромобилей. Существует очевидная потребность в большем количестве точек зарядки, которые должны соответствовать увеличению количества BEV. Также необходимо планировать разводку точки зарядки с учетом данных управления трафиком.

В любой стране должны быть концентраторы пунктов зарядки электромобилей (EVCP) в крупных городах и вокруг них. Зарядные концентраторы должны позволять BEV перемещаться по стране, при этом максимальное расстояние между двумя точками зарядки составляет около 80 км (ниже фактического диапазона текущего BEV на рынке).

Двигаясь дальше

Очевидно, что BEV имеет серьезные препятствия, которые необходимо преодолеть с точки зрения хранения энергии, срока службы батареи и инфраструктуры зарядки. Тем не менее прогресс наблюдается во всех областях.

Аккумуляторные технологии также развиваются устойчивыми темпами. Объемная плотность энергии для литий-ионных аккумуляторных элементов улучшилась с 190 Втч / л в 1991 году до 580 Втч / л в 2005 году. Текущие производимые литий-ионные элементы имеют около 676 Втч / л или более.

Изображение: Эволюция плотности энергии аккумуляторных элементов для различного химического состава
Предоставлено: Tesla Motors

В настоящее время продаваемые BEV имеют высокую закупочную цену, в основном из-за цены на высоковольтные батареи.Однако цена, по оценкам, будет снижаться из года в год и к 2020 году упадет ниже 300-200 долларов США за кВтч. Когда цены на батареи станут конкурентоспособными, а общая цена электромобиля станет аналогичной цене автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, рынок изменится. в сторону BEV.

Изображение: Ориентировочная стоимость аккумуляторов электромобилей до 2020 г. ,

EVI — одна из нескольких инициатив, начатых в 2010 году в рамках министерской встречи по чистой энергии, диалога на высоком уровне между министрами энергетики из крупнейших экономик мира. В настоящее время EVI включает 15 правительств из Африки, Азии, Европы и Северной Америки, а также Международное энергетическое агентство (МЭА).

EVI оценивает экспоненциальный рост продаж электромобилей с аккумуляторной батареей к 2020 году. Из примерно 1 миллиона BEV, проданных в 2015 году, прибл. В 2020 году будет продано 6 миллионов аккумуляторных электромобилей.Крупнейшим рынком для BEV будет Китай, за которым следуют США, Япония и европейские страны. Кроме того, в 2020 году на Китай и США будет приходиться половина от общего объема продаж BEV (около 3 миллионов автомобилей).

Изображение: Цели продаж электромобилей (члены EVI)
Кредит: Global EV Outlook, 2013

В настоящее время система накопления энергии (высоковольтная батарея) является основной причиной, по которой аккумуляторные электромобили не являются лучшей альтернативой питанию от ДВС транспортные средства. По мере того, как удельная энергия аккумуляторов возрастает, а цена снижается, наступит переломный момент, после которого автомобили с ДВС станут устаревшими.

Вопрос в том, КОГДА, а не ЕСЛИ это произойдет. Этот момент, вероятно, наступит примерно в 2025 году.

Если у вас возникнут вопросы, замечания и запросы по этой статье, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

.

Задняя страница

Лопнул ли пузырек батареи?

Фреда Шлахтера Фото Роя Калшмидта / Berkeley Lab

Плагин-гибрид Ford Energi 2013 года выпуска, на заднем плане виден мост Золотые Ворота.

Три года назад на симпозиуме по литий-воздушным батареям в IBM Almaden был большой оптимизм. Симпозиум «Масштабируемое хранилище энергии: помимо литий-ионных» содержал рабочее послание: «Нет никаких фундаментальных научных препятствий для создания батарей с в десять раз более энергоемким — для данного веса — лучших современных батарей.

Оптимизм почти исчез в этом году на пятой конференции из серии масштабируемых накопителей энергии в Беркли, Калифорния. Объявление о симпозиуме гласит: «Хотя появляются новые электромобили с усовершенствованными литий-ионными батареями, необходимы дальнейшие прорывы в области масштабируемого хранения энергии, помимо современных литий-ионных батарей, прежде чем можно будет в полной мере использовать преимущества электрификации транспортных средств. понял «. Настроение было осторожным, так как ясно, что литий-ионные батареи созревают медленно, и что их ограниченная плотность энергии и высокая стоимость не позволят производить полностью электрические автомобили, которые заменят основной американский семейный автомобиль в обозримом будущем.«Будущее туманно», — резюмировал конференцию Венкат Сринивасан, возглавляющий программу исследования аккумуляторов в лаборатории Беркли.

Электромобили имеют долгую историю. Они были популярны на заре автомобильной эры: 28% автомобилей, произведенных в США в 1900 году, работали на электричестве. Однако ранняя популярность электромобилей пошла на убыль, когда Генри Форд в 1908 году представил серийно выпускаемые автомобили с двигателями внутреннего сгорания.

Бензин был быстро признан природным идеальным топливом для автомобилей: он обладает очень высокой плотностью энергии как по весу, так и по массе. и по объему — примерно в 500 раз больше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов — и их было много, они были недорогими и, казалось, неограниченными в поставках.К 1920-м годам электромобили перестали быть коммерчески выгодными и исчезли со сцены. Они не появлялись снова до конца 20-го века, когда бензин стал дорогим, запасы больше не казались безграничными, а обеспокоенность по поводу возможного воздействия сжигания ископаемого топлива на глобальный климат достигла общественной осведомленности.

Электромобили возвращаются с появлением химических батарей, которые более эффективны, чем старые свинцово-кислотные батареи. Новое поколение электромобилей представлено гибридными электромобилями (HEV), гибридными автомобилями с подключаемым модулем (PHEV) и полностью электрическими или аккумуляторными электромобилями (BEV).Большинство электромобилей последнего поколения питаются от литий-ионных аккумуляторов с использованием технологий, впервые примененных для портативных компьютеров и мобильных телефонов.

Использование в автомобилях электричества, а не бензина дает двойное преимущество: в конечном итоге мы избавляемся от зависимости от импортных ископаемых видов топлива и эксплуатации автомобилей с использованием возобновляемых источников энергии. Устранение зависимости от нефти, импортируемой из зачастую недружественных стран, значительно улучшит нашу энергетическую безопасность, а использование энергии для автомобилей от зеленой сети с использованием солнечных и ветровых ресурсов значительно сократит выбросы CO 2 в атмосферу.

Основным препятствием на пути замены основного американского семейного автомобиля электромобилем является производительность аккумулятора. Самая важная проблема — это плотность хранения энергии как по весу, так и по объему. Современная технология требует, чтобы электромобиль имел большую и тяжелую батарею, обеспечивающую меньший запас хода, чем автомобиль, работающий на бензине.

Батареи дороги, поэтому электромобили обычно намного дороже, чем автомобили аналогичного размера, работающие на бензине. Существует разумный предел затрат, когда стоимость электромобиля и электроэнергии, потребляемой в течение срока службы автомобиля, значительно превышает стоимость автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, включая бензин, в течение всего срока службы автомобиля.

Безопасность — это вопрос, который много обсуждается в прессе. Хотя в Америке ежегодно происходит более 200 000 пожаров в автомобилях, работающих на бензине, существует широко распространенный страх перед электричеством. Аккумуляторы в автомобилях, работающих от электричества, наверняка сгорят в некоторых сценариях аварий; риск возгорания, вероятно, будет таким же, как у автомобилей с бензиновым двигателем.

Энергия, запасенная в топливе, значительна: бензин — рекордсмен — 47,5 МДж / кг и 34,6 МДж / литр; бензин в полностью заправленном автомобиле имеет такое же энергосодержание, как тысяча динамитных шашек.Литий-ионный аккумулятор имеет около 0,3 МДж / кг и около 0,4 МДж / литр (Chevy VOLT). Таким образом, бензин имеет примерно в 100 раз большую плотность энергии, чем литий-ионный аккумулятор. Эта разница в плотности энергии частично компенсируется очень высокой эффективностью электродвигателя при преобразовании энергии, накопленной в батарее, для движения автомобиля: обычно он эффективен на 60-80 процентов. Эффективность двигателя внутреннего сгорания при преобразовании энергии, запасенной в бензине, для движения автомобиля обычно составляет 15 процентов (EPA 2012).При соотношении около 5 аккумулятор с плотностью хранения энергии 1/5 от плотности бензина будет иметь такой же запас хода, что и автомобиль с бензиновым двигателем. В настоящее время мы даже не приблизились к этому.

Электроэнергия для автомобиля значительно эффективнее, чем для бензинового двигателя с точки зрения потребления первичной энергии. В то время как эффективность использования энергии электромобилем очень высока, большинство электростанций, производящих электроэнергию, эффективно преобразовывают первичную энергию в электроэнергию, доставляемую потребителю, лишь на 30 процентов.Превращение нефти в бензин очень эффективно. Это приводит к увеличению использования первичной энергии в электричестве в 1,6 раза по сравнению с бензином и является важным аргументом в ее пользу.

В отчете APS по энергоэффективности за 2008 год анализировались статистические данные о том, сколько миль проезжают американцы в день. Вывод этого исследования заключался в том, что полный парк PHEV с запасом хода на электротяге в 40 миль (60 км) может снизить потребление бензина более чем на 60 процентов. Таким образом, Америке может не понадобиться полный парк автомобилей BEV, чтобы добиться очень значительного сокращения использования бензина.

Неоспоримый вопрос заключается в том, могут ли электромобили обеспечить удобство, стоимость и запас хода, необходимые для замены их бензиновых аналогов в качестве основного стандартного американского семейного автомобиля. И это почти полностью зависит от состояния разработки аккумуляторов, вкупе с проблемами экологизации энергосистемы и обеспечения широкой инфраструктуры для подзарядки электромобилей.

Сегодняшний ответ неоднозначен:

  • HEV уже популярны, хотя сегодня они представляют лишь небольшую часть автомобилей.Нынешнее поколение аккумуляторов подходит для HEV, и запас хода не является проблемой, поскольку 100 процентов энергии для питания автомобиля вырабатывается бензином. Стоимость покупки выше, чем у обычного автомобиля; Преимущество заключается в экономии топлива на 40 или более процентов (EPA 2012).
  • PHEV теперь поступают на рынок (рис. 1). Электрический диапазон ограничен, а батареи, имеющиеся в наличии в настоящее время, лишь частично подходят. Общий запас хода не является проблемой, поскольку бензин хранится на борту в качестве «расширителя диапазона».”
  • BEV, поступающие на рынок, дороги, а их диапазон слишком мал для многих американских водителей, по крайней мере, в качестве основного семейного автомобиля. Батареи с гораздо более высокой плотностью накопления энергии и более низкой стоимостью необходимы для того, чтобы BEV стали популярными за пределами ограниченного рынка высококлассных городских жителей в качестве второго автомобиля, который будет использоваться для местного транспорта, где возможна домашняя подзарядка, и где время зарядки ограничено. вопрос.

Требования к батареям для HEV, PHEV и BEV различны.Батарея для HEV не должна хранить много энергии, но должна иметь возможность быстро накапливать энергию от рекуперативного торможения. Поскольку он работает в ограниченном диапазоне заряда / разряда, его срок службы может быть очень долгим. Аккумулятор PHEV должен иметь гораздо большую емкость накопления энергии для достижения разумного электрического диапазона и будет работать в значительно большем диапазоне заряда / разряда, что ограничивает срок службы батареи. Батарея для BEV должна обеспечивать всю энергию для питания автомобиля на всем ее диапазоне — скажем, 150–300 км — и должна использовать большую часть своего диапазона зарядки / разрядки.Эти требования означают, что аккумулятор для BEV будет большим, тяжелым, дорогим и с ограниченным сроком службы. Замена аккумулятора на BEV может повлечь за собой расходы, превышающие десять тысяч долларов, которые, разделенные на пробег, вероятно, значительно превысят стоимость электроэнергии для питания автомобиля.

Симпозиум в Беркли 2012 был посвящен двум альтернативным химическим соединениям: литий / кислород (литий / воздух) и литий / сера. Оба теоретически предлагают гораздо более высокую плотность энергии, чем это возможно даже при теоретическом пределе развития литий-ионных батарей.Однако технические трудности при создании практичной батареи с хорошей способностью к перезарядке с использованием любого из этих химических компонентов являются значительными.

Существуют серьезные исследовательские проблемы, касающиеся всех аспектов батареи: катода, анода и электролита, а также интерфейсов материалов и потенциальных производственных проблем. Литий-воздушная (Li / O 2 ) батарея требует охлажденного сжатого воздуха без водяного пара или CO 2 , что значительно усложняет систему литиево-воздушной батареи.Литий-воздушная батарея будет больше и тяжелее, чем литий-ионная, что делает маловероятной перспективу использования в автомобилях в ближайшем будущем. Однако ведущая группа разработчиков аккумуляторов в IBM написала в 2010 году статью о литий-воздушных батареях; «Автомобильные силовые установки только начинают переход от никель-металлогидридных к литий-ионным батареям после почти 35 лет исследований и разработок последних. Переход на воздушно-литиевые батареи (в случае успеха) следует рассматривать с точки зрения аналогичного цикла разработки.«Возможно, нам нужно набраться терпения.

Для разработки и улучшения характеристик батарей используются многие подходы, включая исследования с использованием нанотрубок, нанопроволок, наносфер и других наноматериалов. Однако ни один из исследователей не сообщил о прогрессе до такой степени, что можно было бы представить практическую батарею, использующую Li / air или Li / S.

Томас Греслер, менеджер группы разработки элементов в лаборатории электрохимических исследований энергии General Motors, пессимистично оценил перспективы нового химического состава аккумуляторов: «Мы не инвестируем в технологию литий-воздушных и литий-серных аккумуляторов, потому что мы не думаем от с точки зрения автомобилестроения, в обозримом будущем это принесет существенные выгоды.”

Существенной инфраструктурной проблемой является сеть, которую необходимо будет построить для подзарядки батареи BEV. В США более 120 000 автозаправочных станций. Поскольку диапазон современного BEV составляет менее трети диапазона бензинового автомобиля, потребуется очень большое количество зарядных станций в дополнение к домашней зарядке, что может быть осуществимо только для тех, кто живет в частные дома или многоквартирные дома с выделенной парковкой.

Зарядка электромобиля занимает часы, и даже быстрая зарядка займет больше времени, чем большинство людей готовы ждать. А зарядка должна производиться ночью, когда выработка электроэнергии и мощность сети наиболее доступны.

Исследования аккумуляторов финансируются на скромном уровне, поскольку среди общественности и политиков существует ложное представление о том, что характеристики аккумуляторов достаточны для широкого признания электромобилей на аккумуляторах. Национальное внимание уделяется возобновляемым источникам энергии.Соединенные Штаты не станут независимыми от иностранной нефти и сжигания ископаемого топлива до тех пор, пока не будут разработаны новые аккумуляторные технологии. Это потребует согласованных национальных усилий в области науки и технологий, что потребует значительных затрат.

Фред Шлахтер недавно вышел на пенсию с должности физика в Advanced Light Source Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. Он является соавтором отчета APS за 2008 год «Энергетическое будущее: думайте об эффективности», для которого он написал главу о транспорте.

«Закон Мура» для батарей?

Нет ли какого-то «закона Мура» для батарей? Почему прогресс в увеличении емкости батареи настолько медленный по сравнению с увеличением вычислительной мощности компьютера? Существенный ответ заключается в том, что электроны не занимают места в процессоре, поэтому их размер не ограничивает возможности обработки; пределы задаются литографическими ограничениями.Ионы в батарее, однако, занимают место, а потенциалы определяются термодинамикой соответствующих химических реакций, поэтому существенное улучшение емкости батареи может быть достигнуто только путем перехода на другой химический состав.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о