Назначение устройство и работа аккумуляторной батареи: Устройство и принцип работы аккумуляторной батареи автомобиля

Содержание

Назначение, устройство, техническое обслуживание и ремонт электровозных и тепловозных аккумуляторных батарей

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Октября 2014 в 18:25, реферат

Краткое описание

Идея создания нового типа локомотива взамен паровоза появилась в России еще в начале прошлого века. К тому времени двигатели внутреннего сгорания, имеющие значительно более высокий КПД, повсеместно стали вытеснять паровые. В качестве источника мощности был предложен двигатель с самовоспламенением впрыскиваемого топлива, известный как двигатель Рудольфа Дизеля. В этом двигателе удачно сочетались высокий КПД и надежность работы. Приспособить дизельный двигатель к требованиям тяговой службы пытались как сам изобретатель двигателя – Дизель, так и отечественные ученые В.И.Гриневецкий и его ученик А.Н.Шелест.

Содержание

1. Введение…………………………………………………………….…………4
2. Назначение, устройство, техническое обслуживание и ремонт электровозных и тепловозных аккумуляторных батарей
2.

1. Назначение локомотивных аккумуляторных батарей………….……..…6
2.2 Устройство аккумуляторных батарей НК – 125..……………………..…11
2.3 Характерные повреждения и их причины…………………..………….…16
2.4 Ремонт локомотивных аккумуляторных батарей……………….…………21
3. Техника безопасности при ремонте аккумуляторной батареи…………….25
4.Заключение…………………………………………………………………….28
5. Отзыв на письменную экзаменационную работу…………………………..29
6. Список литературы..…………………………………………………………..30

Прикрепленные файлы: 1 файл

ёДепартамент  по  делам  казачества  и  кадетских   учебных  заведений

Ростовской  области

Государственное  бюджетное  образовательное  учреждение

Начального  профессионального  образования

Ростовской  области

Сальский  казачий  кадетский  профессиональный  лицей

 

Выпускная письменная

экзаменационной работы

по профессии 190623.03 слесарь по ремонту и обслуживанию подвижного состава

 

на тему: Назначение, устройство, техническое обслуживание и ремонт электровозных и тепловозных аккумуляторных батарей

 

 

 

Руководитель — преподаватель спец.

дисциплины Леонова С.Д.

Выполнил обучающийся гр.52 курс 3 Мишуковский И.А.

 

 

 

г. Сальск

2014 год

 


Содержание

Задание……………………………………………………………

.……. ………2

План ………………………………………………………………….…..… ……3 


1. Введение…………………………………………………………….…………4

2. Назначение, устройство, техническое обслуживание и ремонт электровозных и тепловозных аккумуляторных батарей

2.1. Назначение локомотивных  аккумуляторных батарей………….……..…6

2.2 Устройство  аккумуляторных батарей НК – 125..……………………..…11

2.3 Характерные повреждения и их причины…………………..………….…16

2.4 Ремонт локомотивных  аккумуляторных батарей……………….…………21

3. Техника безопасности при ремонте аккумуляторной батареи…………….25

4.Заключение………………………………………………

…………………….28

5. Отзыв на письменную  экзаменационную работу……………………

……..29

6.

Список литературы..…………………………………………………………..30

 

 

 

 

 

 

 

 

                              

            

                                 

                   План

1. Введение

2. Назначение, устройство, техническое обслуживание и ремонт электровозных и тепловозных аккумуляторных батарей

2.1. Назначение локомотивных  аккумуляторных батарей

2.2 Устройство  аккумуляторных батарей НК – 125

2.3  Характерные повреждения  и их причины

2.4 Ремонт локомотивных  аккумуляторных батарей

3. Техника безопасности при ремонте аккумуляторной батареи

4.Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              

                 1.Введение

Идея создания нового типа локомотива взамен паровоза появилась в России еще в начале прошлого века.

К тому времени двигатели внутреннего сгорания, имеющие значительно более высокий  КПД, повсеместно стали вытеснять паровые. В качестве источника мощности был предложен двигатель с самовоспламенением впрыскиваемого топлива, известный как двигатель Рудольфа Дизеля.  В этом двигателе удачно сочетались высокий КПД и надежность работы. Приспособить дизельный двигатель к требованиям тяговой службы пытались как сам изобретатель двигателя – Дизель, так и отечественные ученые В.И.Гриневецкий и его ученик А.Н.Шелест. Попытка Дизеля построить тепловоз с непосредственной передачей тягового момента от дизеля к колесным парам окончилось неудачно. Не нашла применения и идея тепловоза с газогенератором А.Н.Шелеста.  Успехом завершилось лишь создание тепловоза с дизелем и электрической передачей.

Электрическая тяга в отличии от автономной тяги (с применением тепловозов), обладает следующими преимуществами.

Коэффициент полезного действия(КПД) электрической тяги выше, чем КПД автономной тяги(КПД тепловоза составляет 28 /30%).

Если энергия для питания электрифицированной железной дорого и поступает от тепловой электростанции, то КПД электрической тяги составляет 30/35%. Если энергия поступает от ГЭС или АЭС, то КПД электрической тяги составляет 60/65%.

Применение электрической тяги позволяет повысить эффективность использования природных ресурсов за счет сжигания на тепловых электростанциях низкосортного дешевого топлива (уголь, торф, газ), непригодного для работы тепловозов

Электрическая тяга оказывает меньше вредного воздействия на окружающую среду.

Позволяет экономить энергетические ресурсы за счет применения рекуперации электрической энергии (т.е. выработки и возврата электрической энергии в контактную сеть при движении на спусках).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Назначение, устройство, техническое обслуживание и ремонт электровозных и тепловозных аккумуляторных батарей

 

2.

1. Назначение локомотивных аккумуляторных батарей и их основные узлы

Устанавливаемые на тепловозах аккумуляторные батареи предназначены для питания тягового генератора или стартера при пуске дизеля, а также питания цепей управления и освещения при неработающем дизеле.

Наибольшее распространение на маневровых тепловозах получили свинцовые аккумуляторные батареи. Работа аккумуляторной батареи

основана на способности электрической энергии преобразовываться в химическую и, наоборот, химической энергии — в электрическую. Простейший свинцовый аккумулятор представляет собой две свинцовые пластины (электроды), погруженные в электролит (раствор серной кислоты). Под действием серной кислоты пластины покрываются слоем сернокислого свинца. При подключении источника постоянного тока к аккумулятору ток от положительной пластины проходит через электролит к отрицательной пластине и сернокислый свинец на отрицательной пластине восстанавливается в губчатый свинец, а на положительной — превращается в двуокись свинца.

В растворе образуется кислота, и плотность электролита повышается. При подключении аккумулятора к потребителю тока на пластинах вновь образуется сульфат свинца, а плотность электролита уменьшается. Поэтому для восстановления батареи ее необходимо периодически подзаряжать.

Обычно в кислотных аккумуляторах отрицательные пластины выполняют в виде решетчатого каркаса из свинца с примесью сурьмы (5%), придающей пластинам прочность. Активным материалом для них служит губчатый свинец, которым заполняется каркас. Между пластинами, соединенными между собой, устанавливаются сепараторы, изготавливаемые из дерева, резины или другого материала, для предохранения разноименных пластин от соприкосновения . Положительные пластины делают из чистого свинца. Активным материалом для

них является двуокись свинца Электролитом служит раствор химически чистой серной кислоты в дистиллированной воде.

Каждый элемент батареи состоит из блоков 19 положительных и 20 отрицательных пластин, размещенных в эбонитовом бачке с электролитом.

Пластины имеют внизу ножки, которыми они опираются на выступы бачка, а в верхней части — контактные ушки. Пластины соединены баретками в положительные и отрицательные полублоки, к которым припаяны контакты. Каждая положительная пластина помещается между двумя отрицательными. Один из сепараторов, разделяющих разноименные пластины, выполнен из листового пористого полихлорвинила толщиной 0,45 мм, другой — из стекловойлока или перфорированного винипласта.

Плотность электролита заряженной батареи должна быть 1,24—-1,25, а зимой до 1,26 г/см3. Зарядный ток нормально равен 150 А, напряжение элемента в конце заряда 1,75 В. После окончания заряда и отключения батареи напряжение элемента снижается до 1,4—1,5 В. Масса ящика с четырьмя элементами 160 кг.

На тепловозах ЧМЭ2 и ЧМЭЗ используются щелочные аккумуляторные батареи типов NifeKD25 и Nife-HJ-15 соответственно. Батарея NifeKD25 состоит из 80 элементов и имеет номинальное напряжение 150 В. Емкость батареи 250 А-ч при 4-часовом разряде.

Элементы батареи собраны в ящики по 5 шт. в каждом. Батарея Nife-HI-15 состоит из 75 элементов и имеет емкость 150 А-ч при разряде током 30 А в течение 5 ч. Положительные пластины заполнены активной массой из гидрооксида никеля, смешанного для увеличения электропроводности с графитом. Эта масса помещена в тонкие стальные оболочки с мелкой перфорацией. Отрицательные пластины железокадмиевые. Элемент наполнен электролитом на 25—30 мм выше верхнего края пластин. Электролитом служит водный раствор едкого кали (КОН) плотностью 1,19 г/см3, масса элемента 15 кг.

Концентрация раствора едкого кали, т. е. плотность электролита щелочных аккумуляторов, при разряде практически не изменяется. Поэтому напряжение щелочных аккумуляторов почти не зависит от плотности электролита и определяется степенью окисления активной массы. Кроме того, в щелочных аккумуляторах отсутствует дефицитный свинец. Они имеют меньшую склонность к саморазряду, большую механическую прочность и малую чувствительность к перезаряду и недозаряду, а также к большим разрядным токам.

Срок службы их в несколько раз больше, чем свинцовых аккумуляторов.

Недостатками щелочных аккумуляторов являются малое напряжение элемента (1,2 В вместо 2,2 В у кислотного элемента), большой вес аккумуляторной батареи и низкие значения коэффициентов отдачи по емкости и энергии. Кроме того, щелочные аккумуляторы более чувствительны к низким температурам и емкость их при понижении температуры уменьшается. Поэтому на некоторых тепловозах с щелочными аккумуляторами в зимнее время ящики батареи или помещение обогревают теплой водой от дизеля.

На тепловозах ВМЭ1 установлена щелочная аккумуляторная батарея типа 2SK310 емкостью 310 А-ч при 3-часовом разряде током 103,3 А. Батарея состоит из 40 последовательно соединенных элементов, смонтированных в 20 деревянных ящиках. Ящики размещены в двух боковых

отсеках машинного отделения и в зимнее время обогреваются горячей водой дизеля

Устройство элементов аналогично рассмотренному выше. Номинальное напряжение батареи 50 В.

Кислотные аккумуляторные батареи типов 6СТЭН-140 и 6СТЭН-140М, установленные на тепловозах ТГМЗ, ТГМЗА, ТГМЗБ и ТГМ4, состоят из десяти секций, соединенных в две параллельные группы по пять секций, соединенных последовательно в каждой. Каждая секция состоит из шести аккумуляторов, соединенных последовательно. Номинальное напряжение каждой секции равно 12 В, а емкость при 20-часовом разряде 140 А-ч. Таким образом, емкость батареи при 20-часовом разряде равна 280 А-ч, номинальное напряжение 60 В. Емкость батареи 6СТЭН-140М равна 252 А-ч при 10-часовом разряде, а остальные параметры такие же, как и батареи 6СТЭН-140.

Кислотные батареи типа 6СТ-128, установленные на тепловозах ТГМ1 и ТГМ23, состоят из шести последовательно соединенных элементов с номинальной емкостью 128 А-ч и напряжением 12 В. Емкость батареи при 10-часовом разряде и средней температуре электролита 30°С составляет 112 А-ч. На тепловозах ТГМ1 до № 1960 установлено шесть батарей 6СТ-128 (36 элементов), соединенных по две последовательно в три параллельные цепи на общую номинальную емкость 384 А-ч и напряжение 24 В.

На тепловозах ТГМ1 с номерами выше 1960 и на тепловозах ТГМ23 установлено четыре батареи 6СТ-128 (24 элемента), соединенных по две последовательно в две параллельные цепи на общую номинальную емкость 256 А-ч и напряжение 24 В.

 

Здесь батарею используют как автономный источник тока для питания цепей низкого напряжения при неработающем генераторе, следовательно, нет никакого потребления энергии. Для этих цепей выбирают аккумуляторы емкостью 100-200 А/ч.

На контактно-аккумуляторном поезде, обслуживающем электрифицированные направления железных дорог и примыкающие к ним не электрифицированные участки, аккумуляторная батарея работает в специфическом режиме. Электрическая схема поезда предусматривает возможность заряда батареи от контактного провода через специальное зарядное устройство.

Наконец, аккумуляторная батарея применяется для освещения и поддержания микроклимата в вагонах пассажирских поездов.

Большая часть пассажирских вагонов имеет автономную систему электроснабжения — от генератора с приводом, от колесной пары и аккумуляторной батареи.

Мощность генераторов 3,5-6 кВт. Щелочные аккумуляторные батареи имеют напряжение 50 В.

В зависимости от условий работы аккумуляторных батарей применяют несколько конструкций аккумуляторов.

Правильная организация и совершенная технология ремонта локомотивов, как показывает опыт передовых локомотивных депо (Кандалакша, Кемь и др.) и железных дорог (Октябрьская и др.) позволяют содержать их в исправном состоянии при минимальных трудовых и материальных затратах. Большое значение при этом имеет значение ремонтных баз и их освещенности.

    Информация о работе Назначение, устройство, техническое обслуживание и ремонт электровозных и тепловозных аккумуляторных батарей

    Назначение аккумуляторной батареи в автомобиле

    Незаменимыми источниками бесперебойного питания в автомобилях являются аккумуляторы. Без этого устройства невозможна работа современных транспортных средств. Как и все детали автомобиля, аккумуляторная батарея не вечна и периодически требует замены.

    Средний срок службы аккумулятора составляет от трех до пяти лет и зависит от условий его эксплуатации и регулярности обслуживания. Поэтому, после покупки не нового автомобиля, может потребоваться замена аккумулятора, которые еще нужно правильно выбрать. Если у Вас внезапно вышел из строя аккумулятор, вот здесь Вас спасут услуги недорогого такси, которое не только доставит вас к месту назначения, но и свозит вас в автомагазин, где продаются аккумуляторные батареи.

    Чтобы самостоятельно выбрать и купить новый аккумулятор для автомобиля необходимо прочесть информацию об этом устройстве в автомобильной инструкции или на крайний случай запомнить марку и название аккумулятора, который у вас стоит на автомобиле, чтобы купить такой же.

    Замена АКБ требуется только в том случае, когда это устройство перестаёт держать заряд. Например, вы приходите на стоянку или гараж за автомобилем, и пытаетесь его запустить, а он ни в какую, панель приборов гаснет, стартер не крутит — это значит, что аккумуляторная батарея требует зарядки или, как в большинстве случаев, замене. Бывает так, что аккумулятор попросту не «берет заряд». Это значит, что вы поставили аккумулятор на зарядку, прошло несколько часов, а он не заряжается.

    Очень часто, повышенному разряду подвержены аккумуляторы на тех автомобилях, которые редко эксплуатируются. Это происходит тогда, когда вы осуществляете очень короткие поездки на авто, особенно случается это зимой. При таких обстоятельствах аккумулятор не успевает полностью зарядиться и из-за постепенной разрядки теряет энергию.

    Не редко случается так, что техническое повреждение этого моноблочного изделия, могут стать причиной их выхода из строя. Корпус аккумуляторной батареи может треснуть или отколоться, из батареи может вытекать электролит. В общем, при этих и прочих повреждениях эксплуатация аккумуляторной батареи запрещена. Поэтому во всех автомобилях аккумулятор надежно закреплен под капотом, чтобы избежать повреждений от возможных ударов при движении.

    Оценка текста

    Назначение характеристика устройства работа аккумуляторной батареи.

    Конструкция и назначение аккумулятора

    Работа электромобиля основана на электрическом токе. Внешне такие машины трудно отличить от авто с бензиновым двигателем. Единственная заметна разница в шуме при движении: электромобиль передвигается практически бесшумно. По типу организации работы эти виды машин существенно отличаются.

    В электроавтомобиле установлен двигатель, функционирующий от электрического тока и получающий энергию от аккумуляторов.

    Основные виды аккумуляторных батарей

    В основе работы электромотора лежит принцип индукции электромагнитной природы. Данный тип двигателя преобразовывает энергию электриеской природы в механическую. Этот двигатель имеет высокий показатель КПД (коэффициента полезного действия). Он может достигать 95%.

    Главный источник энергии электромотора — батареи аккумуляторной природы. Такие источники питания довольно дорогостоящие, что является главной причиной недостаточной распространенности электромобилей.

    Наиболее популярный и доступный вид аккумуляторов — источники питания со свинцово-кислотным наполнителем . Также эти батареи почти полностью перерабатываются, что уменьшает их отрицательное влияние на экологию. Следующий вид аккумуляторов — никель-металлогибридные . Они дороже, чем представленные ранее, но имеют более высокие показатели производительности. Литий-ионные источники питания — идеальные для автомобилей с электрическим двигателем. Они наименее распространены среди автовладельцев из-за своей высокой стоимости.

    Зачастую в электромобилях, кроме батарей, питающих двигатель, устанавливают дополнительный источник питания, обеспечивающий функционирование фар, магнитолы, стеклоочистителей и других аксессуаров вашего транспортного средства.

    Особенности и строение аккумулятора с литий-ионным наполнителем

    Источник питания с литий-ионным наполнителем очень распространен сегодня в бытовой электронике и широко применяется в автомобилях с электрическими двигателями и энергетических системах (мобильные телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты и т. д.).

    Литий-ионный аккумулятор является наилучшим вариантом для питания электромобилей. Его составляющие:

    • Электроды, разделенные между собой сепараторами, которые пропитаны электролитом.
    • Герметичный корпус, в котором размещены электроды.
    • Катоды и аноды, прикрепленные к токосъемникам-клеммам.

    Корпус оснащен предохранительным клапаном, главная функция которого — сбрасывать внутреннее давление при авариях и нарушении условий использования двигателя. Литий-ионные аккумуляторы различаются в зависимости от характера материала на катоде. «Транспортером» заряда в этом источнике питания есть ион лития с положительным зарядом, который может вклиниваться в кристаллическую структуру таких материалов, как графит и различные соли, с созданием связи химической природы.

    Сегодня при обширном производстве описанного вида аккумулятора используют такие три вида сырья катодной природы:

    • Кобальт литий и производные от никелата лития твердые растворы.
    • Шпинель из лития и марганца.
    • Феррофосфат лития.

    Аккумуляторы с литий-ионным наполнителем имеют существенные преимущества в сравении с их сородичами. Это низкие показатели

    TeslaModel S: взгляд изнутри

    Компания «Тесла Моторс» создает популярные «экологичные» электромобили, которым присущи специфические свойства, делающие машины популярнее с каждым днем. Одной из составляющих успеха продуктов компании являются батареи литий-ионной природы, размещенные в электроавто.

    Каково же строение источника питания Тесла?

    Для начала стоит отметить, что вся сборка аккумулятора характеризуется повышенной плотностью и точностью сочетания составляющих. Батарея имеет 16 составляющих — блоков параллельного соединения, огражденных пластинами из металла и пластиковой защитой батареи от воды. Каждый блок аккумулятора имеет разделенные на шесть групп 74 составляющих компонента, похожих на привычные пальчиковые батарейки. Схема их размещения и принцип работы держатся в строжайшем секрете!

    Электрод с положительным зарядом — это графит, а с отрицательным — никель, кобальт и оксидный алюминий.

    Наимощнейший из подобных аккумуляторов сложен из 7104 похожих батарей. Имеет вес 540 кг, длину — 2м 10см, ширину — 1м 50см и 15 см толщину. Энергия, вырабатываемая одним из 16 блоком, равна продуцируемой сотней аккумуляторов портативных компьютеров.

    При производстве аккумуляторов Тесла используют детали, созданные в Мексике, Китайской народной республике и Индии. Конечная работа производится в США. Гарантия, предоставляемая компанией, значительна: до 8 лет.

    В статье описан состав наиболее распространенных источников питания для двигателей электромобилей. Надеемся, информация будет полезной для Вас!

    Для автомобиля аккумуляторную батарею можно назвать вторым сердцем. Его значимость для нормальной работы так же велика, как и сам двигатель. В современном автомобильном мире осуществлялись попытки заменить аккумулятор пневматическими устройствами пуска мотора, конденсаторными накопителями, но безрезультатно.

    До сих пор широко используется только три типа электрических аккумуляторов:

    • свинцово-кислотный;
    • литий-ионный;
    • безламельный железоникелевый.

    Первый был изобретен в начале 20 века и за более чем столетнюю историю устройство аккумулятора практически не изменилось, за исключением ряда усовершенствований и дополнений, позволивших оптимизировать его работу. Второй тип появился сравнительно недавно — 15-20 лет назад , темпы развития его конструкции и устройства, завоевания рынка можно назвать революционными. Третий вариант аккумулятора оказался слишком дорогим в производстве и постепенно был вытеснен первыми двумя.

    Классический автомобильный аккумулятор

    Своему долголетию кислотный аккумулятор обязан полному и безоговорочному доминированию двигателей внутреннего сгорания. Устройство свинцово-кислотного аккумулятора лучше всего удовлетворяло требование к безопасному источнику электроэнергии, способного кратковременно выдать ее с огромной силой тока, необходимой для запуска двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Остальные варианты устройства электрохимических элементов, даже при более высоких показателях емкости либо были не в состоянии выдержать столь мощную нагрузку, либо их производство было неоправданно, технологически сложно и обходилось значительно дороже свинцово-кислотного варианта.

    Устройство классического автомобильного аккумулятора

    С точки зрения теории единичная банка аккумулятора представляет собой систему двух электродов, один из которых — катод или минусовый электрод, выполнен в виде тонкой свинцовой пластины с пористой поверхностью, второй называемый анодом — положительный электрод в виде тонкой свинцовой сетки с запрессованной активной пористой массой из окиси свинца.

    В устройстве электроды погружены в раствор серной кислоты — электролит, плотностью , дающей максимальный уровень накопления энергии. Анод и катод приближены друг к другу на минимальное расстояние и разделены тонким пластиковым сепаратором.

    Как накапливается электрический заряд в аккумуляторе

    Зарядка аккумулятора автомобиля осуществляется постоянным током строго определенного напряжения и тока. Для стандартного 12В-го аккумулятора, заряд проводится напряжением в 13,5-14,2 В с силой тока равной десятой части емкости.

    При зарядке, под действием постоянного тока на свинцовом аноде выделяется комплексное соединение из недоокисленного металлического свинца и связанных ионов серной кислоты из электролита. На катоде — отрицательном электроде, выделяется перекись свинца Pb 2 O 5 . Из-за связывания части ионов серной кислоты плотность электролита в процессе накопления заряда падает. Напряжение на ячейке устройства устанавливают не выше 2,2В, чтобы обеспечить накопление необходимых ионов и предупредить бесполезное разложение воды на кислород и водород.

    При замыкании внешней цепи на контакты происходит быстрое разложение накопленных солей и соединений с выделение на электродах огромного количества электрической энергии. Плотность электролита возрастает по мере разряда аккумуляторной батареи.

    Недостатки и преимущества устройства аккумулятора автомобиля

    В устройстве свинцово-кислотного аккумулятора его природой заложено ряд пороков, делающих устройство капризным и чувствительным к определенным условиям эксплуатации:

    • ограниченное число циклов разряд-заряд;
    • необратимые процессы сульфатации пластин, значительно снижающие его емкость и срок службы;
    • малая механическая прочность электродов, возникновение замыкания анода и катода из-за осыпающейся электродной массы или разрушения сепаратора;
    • выход из строя при регулярном перезаряде или длительном хранении устройства в разряженном состоянии.

    Сульфатация серьезно уменьшает ресурс батареи автомобиля. Комплексные сернокислотные соли свинца, отлагающиеся на катоде, под воздействием выделяющегося свободного кислорода и водорода переходят в слаборастворимое соединение — сульфат свинца, насмерть закупоривающее поры катода и делающее его неработоспособным.

    Современные новации в устройстве аккумуляторной батареи

    Попытки устранить основные недостатки в конструкции аккумулятора автомобиля привели к созданию новых сплавов свинца, более стойких к агрессивному воздействию кислоты. Применение легирующих добавок кальция, олова, никеля позволили снизить саморазряд и потери воды до минимально возможного уровня. В днище корпуса устройства стали применяться ловушки для накопления частиц активной массы электродов, что в значительной мере снизило риск замыкания анода и катода в придонной части.

    Устройство батареи автомобиля изменилось, она получила статус необслуживаемой. Теперь, по замыслу производителя, устройство не требует контроля уровня воды в банках аккумулятора и плотности электролита, как это было в старых моделях. В устройстве батареи появились приспособления в виде поплавкового индикатора-глазка, меняющего свой цвет в зависимости от состояния заряда.

    Перспективные решения

    Среди новшеств, появившихся в устройстве сравнительно недавно и призванных улучшить характеристики свинцово-кислотной батареи автомобиля можно отметить:

    • использование гелеобразных видов аккумуляторного электролита на основе соединений кремния. Нулевая потеря воды и хорошие эксплуатационные качества позволяют использовать такие устройства даже в салонах автомобилей;
    • применение электронных диагностических чипов, позволяющих тонко и дозированно вмешиваться в работу каждой банки устройства;
    • применение графита и углерода для формирования основы положительного и отрицательного электродов, что сделает батарею автомобиля легче и компактнее.

    Безламельные железоникелевые аккумуляторы со щелочным электролитом

    Была разработана и внедрена идея стартерных аккумуляторов на основе щелочного электролита и электродами из прессованного порошка никеля и железа. Хорошо известна модель серии СЖН -50, выпускавшаяся в Советском Союзе ограниченными партиями для военной техники. Устройство батареи обладало хорошими характеристиками:

    • высокий ресурс, количество циклов заряд-разряд достигло 1000, что превысило ресурс кислотного;
    • малая чувствительность к условиям эксплуатации;
    • длительный перезаряд или хранение в разряженном состоянии не оказывали столь пагубного влияния на состояние устройства.

    В устройстве использовалось большое количество дефицитного никеля, производство аккумулятора было сложным и нерентабельным.

    Интересно! Практика эксплуатации советских щелочных аккумуляторов для автомобиля, показала возможность использования таких батарей в течении 15-20 лет при расчетном 10-летнем периоде, с условием тщательного соблюдения правил эксплуатации.

    Современные ионно-литиевые автомобильные аккумуляторы

    Массовое применение литиевых аккумуляторов на автомобиле ассоциируется с современными электромобилями, где подобное устройство широко применяется из-за высоких параметров емкости и малого веса. На рынке представлены вспомогательные ионно-литиевые аккумуляторы, предназначенные для быстрого заряда основного аккумулятора. Есть ряд устройств, оснащенных блоком ионисторов, позволяющих запускать двигатели с рабочим объемом не более 500 см 3 .

    Стоимость свинцово-кислотного аккумулятора, емкостью до 70 Ач, будет чуть более сотни долларов, аналогичный ионно-литиевый вариант по цене превысить конкурента в 10 и более раз.

    Важно! Ионно-литиевый аккумулятор невероятно чувствителен к перезарядке и требует точной работы электронного блока управления. При неисправном чипе возможны случаи его возгорания.

    Видео устройства аккумулятора:

    Неотъемлемой частью каждого автомобиля является аккумуляторная батарея , которая предназначена для питания электрических цепей управления и сервиса бортовой сети, когда не работает. Но самое главное,- приводить в действие , во время заводки авто. Аккумуляторная батарея включается в буфер с и во время движения, или просто , является нагрузкой для генератора. Но как только вся совокупная электрическая нагрузка превысит мощность выдаваемую генератором, в действие «вступает» аккумулятор и поддерживает напряжение бортовой сети на уровне 12 вольт.

    Обычно для автомобилей применяются кислотно-свинцовые аккумуляторы , которые имеют напряжение 12 вольт и различаются только по емкости заряда. должен обладать несколькими важными параметрами.

    1. Иметь малое внутренне падение напряжения
    2. Иметь небольшой саморазряд во время эксплуатации
    3. Иметь способность выдавать большие токи
    4. Иметь небольшие габариты и минимальное обслуживание.

    Всем этим параметрам и соответствует кислотно-свинцовый аккумулятор, об устройстве которого поговорим ниже.

    Устройство аккумулятора автомобиля

    Аккумулятор , с номинальным напряжением в 12 вольт состоит из (обычно 6) независимых друг от друга аккумуляторов (банок) меньшего напряжения (2 вольта), собранных в одном корпусе и соединенных последовательно между собой.

    1. Банка аккумулятора представляет собой набор разно полюсных пластин, которые изолированы друг от друга кислотоупорными сепараторами.
    2. Корпус аккумулятора изготавливается из кислотоупорных пластмасс или эбонита. В корпусе имеется отсеки для установки банок аккумулятора.
    3. Полюсная пластина изготавливается из свинца и имеет вид решетки, в ячейки решетки впрессовывается специальный состав (активное вещество) пористой структуры, для увеличения площади соприкосновения с электролитом. Активное вещество изготавливается из свинцового порошка, с добавлением серной кислоты. В отрицательные пластины добавляется еще сернокислый барий. Во время формирования аккумулятора пластины заряжаются, и активное вещество в плюсовых пластинах превращается в диоксид свинца, а в отрицательных – в губчатый свинец.
    4. Электролит заливается в банки аккумулятора и служит для движения заряженных частиц от полюса к полюсу. Изготавливается из серной кислоты и очищенной воды (дистиллированной).

    Принцип работы аккумуляторной батареи

    Физика процесса работы аккумулятора очень проста, при подключении нагрузки, в аккумуляторе начинается движение заряженных частиц , что приводит к появлению тока. В условиях заряда от генератора или зарядного устройства, напряжение заряда превышает номинальное значение напряжения аккумулятора, и движение частиц происходит в обратном направлении.

    Теперь уже общеизвестно, что аккумуляторы входят в состав многих устройств и являются незаменимой их частью. Автомобиль в данном случае не является исключением. Тем не менее, до сих пор спорным остается вопрос о том, как правильно его использовать. Разобраться в этом может помочь более детальное представление об устройстве аккумулятора.

    История появления аккумулятора

    Давно было замечено, что если две заизолированные пластины погрузить в кислотный или щелочной раствор, то на них возникнет разность потенциалов или напряжение. Самый первый прообраз современного аккумулятора представлял собой две пластины — медную и цинковую, погруженные в электролит. Он работал довольно непродолжительное время из-за того, что цинковая пластина со временем растворялась в растворе и отдача электроэнергии была совсем небольшой.

    Свойства современных аккумуляторов

    Современные аккумуляторы значительно усовершенствованы. Они более энергоемки и малогабаритны, продолжительность их работы стала во много раз больше, а также они приобрели возможность восстанавливать заряд (перезаряжаться), но общий принцип работы остался прежним и основан на электрохимической реакции свинца и диоксида свинца в серной кислоте. Согласно классической версии энергия является производной от взаимодействия оксида свинца с серной кислотой до сульфата. При этом в случае разряда на аноде происходят реакции восстановления диоксида свинца, а на катоде реакции окисления свинца. В случае заряда аккумулятора происходят обратные реакции, к которым на конечной стадии добавляется процесс электролиза воды. В результате возле положительного электрода выделяется кислород, а возле отрицательного — водород.

    Элементы конструкции аккумулятора

    Корпус

    Немаловажную роль в устройстве автомобильного аккумулятора выполняет его корпус, удерживающий все отдельные элементы и объединяющий их в единое целое. Поскольку аккумулятор состоит из нескольких вырабатывающих электроэнергию элементов, то правильнее его называть аккумуляторной батареей. Так двенадцативольтная аккумуляторная батарея состоит из 6-ти элементов, поэтому ее корпус содержит 6 секций (банок). К материалу, из которого делается корпус, предъявляются достаточно высокие требования. Прежде всего он должен быть кислотоустойчив, достаточно прочен, а кроме того, он должен быть устойчив к воздействию широкого диапазона температур. Как правило, он изготавливается из полипропилена, а состоит из основания, в котором располагаются все секции и крышки с пробками.

    Пакеты пластин

    В секции корпуса устанавливаются пакеты пластин, состоящие из нескольких соединенных параллельно пластин с чередующейся полярностью и называющиеся также гальваническими элементами.

    Такое строение позволяет увеличить емкость аккумулятора, так как в итоге увеличивается контактирующая поверхность. Увеличение поверхности соприкосновения также приводит и к уменьшению внутреннего сопротивления, что способствует увеличению максимально отдаваемого аккумулятором тока.

    Сами пластины состоят из свинца ячеистой структуры. В эти ячейки путем намазывания наносится активная масса, в которой и происходят все химические реакции. Для предотвращения замыкания между пластинами помещаются сепараторы, изготовленные из электролитически проницаемого пластика. Вся эта конструкция из пластин и сепараторов собрана в пакет и для предотвращения преждевременного разрушения в процессе эксплуатации стянута бандажом. Выводы пластин соединены попарно токосборниками, которые и подводят энергию к выводным борнам. К борнам затем подключаются клеммы автомобиля.

    В процессе эксплуатации аккумулятора в результате реакций образуются побочные продукты окисления свинца, а также с пластин может осыпаться активная масса. Поэтому пакеты пластин устанавливают не на самое дно корпуса, а немного выше. В результате образуется шламовый промежуток, в котором и скапливаются все осыпавшиеся с пластин вещества. Если бы его не было, то шлам бы замкнул нижние части.

    Разность потенциалов, возникающая при погружении двух пластин в раствор с электролитом, составляет основной принцип работы аккумулятора. Для того, чтобы понять, как работает аккумуляторная батарея, необходимо знать ее устройство.

    Устройство аккумуляторной батареи

    Аккумулятором называется отдельно взятая ячейка, которая в соединении с другими подобными ячейками образует аккумуляторную батарею. В стандартной 12-ти вольтовой батарее объединены шесть аккумуляторов, вырабатывающих напряжение 2 вольта каждый. Все они заключены в общий корпус, обеспечивающий целостность всей конструкции.

    Жесткие требования к корпусу связаны с необходимостью устойчиво переносить колебания температур, агрессивные химические воздействия, а, также, вибрацию. Основным материалом корпуса является полипропилен. В состав корпуса входят две части: основная емкость с большой глубиной, которая закрывается крышкой, оснащенной отверстиями с пробками либо дренажной системой.

    В каждой ячейке устанавливается пакет собранный из свинцовых пластин с чередующейся полярностью. На их решетчатую конструкцию наносится активная масса, являющаяся рабочим реагентом. Такие пластины в обязательном порядке применяются в .

    Для предотвращения замыкания, между пластинами вставляются сепараторы, материалом для которых служит пористый пластик. После сборки пакет фиксируется с помощью специального бандажа для предотвращения деформации и смещения. К плюсовым и минусовым выводам тока на пластинах подключаются клеммы приема тока.

    Принципы работы

    Принцип работы аккумулятора основан на реакции между двуокисью свинца положительной пластины, губчатым свинцом отрицательной пластины и раствором серной кислоты с водой. Этот раствор представляет собой электролит, плотность которого составляет 1,28 г/см3. Происходит образование электрического тока, с одновременным образованием на отрицательной пластине сульфата свинца. Происходит выделение воды из электролита, со снижением его плотности.

    При поступлении электрического тока из внешних источников, таких как генератор или , электрохимический процесс начинает происходить в обратном направлении. На отрицательных электродах происходит восстановление чистого свинца, а на положительных — регенерируется диоксид свинца. Одновременно повышается плотность электролита.

    Таким образом, принцип работы аккумулятора основан на методе двойной сульфатации, позволяющей полностью восстанавливать первоначальные свойства батареи. Срок службы аккумулятора напрямую зависит от качества используемых материалов.

    Устройство и неисправности свинцовых аккумуляторов

    Устройство и классификация аккумуляторных батарей

    Настоящим я выражаю свое согласие ООО «Пауэр Интернэшнл–шины» (ОГРН 1027739435570, ИНН 7703247653) при оформлении Заказа товара/услуги на сайте www.4tochki.ru в целях заключения и исполнения договора купли-продажи обрабатывать — собирать, записывать, систематизировать, накапливать, хранить, уточнять (обновлять, изменять), извлекать, использовать, передавать (в том числе поручать обработку другим лицам), обезличивать, блокировать, удалять, уничтожать — мои персональные данные: фамилию, имя, номера домашнего и мобильного телефонов, адрес электронной почты.

    Также я разрешаю ООО «Пауэр Интернэшнл–шины» направлять мне сообщения информационного характера о товарах и услугах ООО «Пауэр Интернэшнл–шины», а также о партнерах.

    Согласие может быть отозвано мной в любой момент путем направления ООО «Пауэр Интернэшнл–шины» письменного уведомления по адресу: 129337, г. Москва, ул. Красная Сосна, д.30

    Конфиденциальность персональной информации

    1. Предоставление информации Клиентом:

    1.1. При оформлении Заказ товара/услуги на сайте www.4tochki.ru (далее — «Сайт») Клиент предоставляет следующую информацию:

    — Фамилию, Имя, Отчество получателя Заказа товара/услуги;

    — адрес электронной почты;

    — номер контактного телефона;

    — адрес доставки Заказа (по желанию Клиента).

    1.2. Предоставляя свои персональные данные, Клиент соглашается на их обработку (вплоть до отзыва Клиентом своего согласия на обработку его персональных данных) компанией ООО «Пауэр Интернэшнл–шины» (далее – «Продавец»), в целях исполнения Продавцом и/или его партнерами своих обязательств перед Клиентом, продажи товаров и предоставления услуг, предоставления справочной информации, а также в целях продвижения товаров, работ и услуг, а также соглашается на получение информационных сообщений. При обработке персональных данных Клиента Продавец руководствуется Федеральным законом «О персональных данных» и локальными нормативными документами.

    1.2.1. Если Клиент желает уничтожения его персональных данных в случае, если персональные данные являются неполными, устаревшими, неточными, либо в случае желания Клиента отозвать свое согласие на обработку персональных данных или устранения неправомерных действий ООО «Пауэр Интернэшнл–шины» в отношении его персональных данных, то он должен направить официальный запрос Продавцу по адресу: 129337, г. Москва, ул. Красная Сосна, д.30

    1.3. Использование информации предоставленной Клиентом и получаемой Продавцом.

    1.3.1 Продавец использует предоставленные Клиентом данные в целях:

    · обработки Заказов Клиента и для выполнения своих обязательств перед Клиентом;

    • для осуществления деятельности по продвижению товаров и услуг;
    • оценки и анализа работы Сайта;
    • определения победителя в акциях, проводимых Продавцом;

    · анализа покупательских особенностей Клиента и предоставления персональных рекомендаций;

    · информирования клиента об акциях, скидках и специальных предложениях посредством электронных и СМС-рассылок.

    1.3.2. Продавец вправе направлять Клиенту сообщения информационного характера. Информационными сообщениями являются направляемые на адрес электронной почты, указанный при Заказе на Сайте, а также посредством смс-сообщений и/или push-уведомлений и через Службу по работе с клиентами на номер телефона, указанный при оформлении Заказа, о состоянии Заказа, товарах в корзине Клиента.

    2. Предоставление и передача информации, полученной Продавцом:

    2.1. Продавец обязуется не передавать полученную от Клиента информацию третьим лицам. Не считается нарушением предоставление Продавцом информации агентам и третьим лицам, действующим на основании договора с Продавцом, для исполнения обязательств перед Клиентом и только в рамках договоров. Не считается нарушением настоящего пункта передача Продавцом третьим лицам данных о Клиенте в обезличенной форме в целях оценки и анализа работы Сайта, анализа покупательских особенностей Клиента и предоставления персональных рекомендаций.

    2.2. Не считается нарушением обязательств передача информации в соответствии с обоснованными и применимыми требованиями законодательства Российской Федерации.

    2.3. Продавец получает информацию об ip-адресе посетителя Сайта www.4tochki.ru и сведения о том, по ссылке с какого интернет-сайта посетитель пришел. Данная информация не используется для установления личности посетителя.

    2.4. Продавец не несет ответственности за сведения, предоставленные Клиентом на Сайте в общедоступной форме.

    2.5. Продавец при обработке персональных данных принимает необходимые и достаточные организационные и технические меры для защиты персональных данных от неправомерного доступа к ним, а также от иных неправомерных действий в отношении персональных данных.

    Аккумуляторная батарея или аккумулятор автомобиля

    Аккумуляторная батарея (или просто аккумулятор) преобразует химическую энергию в электрическую.

    Автомобильная аккумуляторная батарея питает потребителей электрического тока при неработающем или работающем с малой частотой вращения коленчатого вала двигателе. На автомобилях применяют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, обладающие небольшим внутренним сопротивлением и способные в течение нескольких секунд отдавать ток в несколько сот ампер, который необходим для пуска двигателя стартером.

    Емкость аккумуляторов

    Аккумуляторная батарея характеризуется емкостью, т.е. количеством электрической энергии, которую может отдать батарея при разряде от полностью заряженного состояния до предельно допустимого разряженного.

    Емкость измеряется в ампер-часах и зависит от конструкции батареи, числа пластин, их толщины, материала разделителей пластин и других факторов.

    В эксплуатации емкость аккумулятора зависит от силы разрядного тока, температуры электролита, режима разряда (прерывистый или непрерывный), степени заряженности и изношенности аккумулятора. Так, при увеличении разрядного тока и понижении температуры электролита емкость аккумуляторной батареи уменьшается.

    Устройство аккумулятора

    Корпус 1 аккумулятора (схема 1) изготовлен из кислотостойкой пластмассы (полипропилена) и разделен перегородками на шесть секций. В каждой секции установлен отдельный элемент, состоящий их положительных 9, отрицательных 10 пластин и сепараторов 8 (разделителей) между ними.

    Схема 1 – Устройство автомобильного аккумулятора

    1- корпус; 2 – крышка; 3, 5 – выводы; 4 – мостик; 6 – пробка; 7 – индикатор; 8 – сепаратор; 9, 10 – пластины

    Элементы имеют напряжение 2 Вольт и последовательно соединены между собой мостиками 4. Корпус аккумуляторной батареи закрыт общей для всех элементов пластмассовой крышкой 2. Крышка приварена по периферии к наружным стенкам корпуса. Соединения крышки с перегородками корпуса уплотняются при сборке герметиком, что исключает переливание электролита из одной секции в другую.

    Для каждой секции в крышке имеется резьбовое отверстие с пробкой 6 для заливки и контроля индикатором 7 уровня электролита. Пробки снабжены отверстиями для связи внутренней полости батареи с атмосферой. Батарея имеет два вывода: положительный 3 и отрицательный 5. Аккумуляторная батарея установлена в подкапотном пространстве отделения двигателя автомобиля.

    Маркировка аккумуляторов

    В маркировке автомобильных аккумуляторов указывается:

    • число последовательно соединенных элементов, что определяет напряжение батареи; назначение аккумулятора;
    • емкость аккумулятора в ампер-часах при режиме разряда 20 часов;
    • материал корпуса;
    • материал сепараторов.

    Например, маркировка аккумуляторной батареи 6СТ-55П означает следующее: батарея стартерная, напряжение 12 В, емкость 55 Ач, корпус и крышка из пропилена (кислотостойкая пластмасса).

    При техническом обслуживании аккумуляторной батареи необходимо соблюдать правила техники безопасности: осторожно обращаться с электролитом, содержащим химически чистую серную кислоту; при осмотре батареи нельзя подносить к ней открытый огонь из-за возможности вспышки газов над электролитом и др.

    Другие статьи по системе зажигания двигателя

    что это, значение, принцип работы

    В автомобилях и мотоциклах аккумулятор используется для запуска двигателя электростартером. Он служит вспомогательным источником электроэнергии при заглушенном двигателе или в случаях, когда генератор на малых оборотах не справляется с нагрузкой.

    Что такое аккумуляторная батарея

    Аккумулятор — это перезаряжаемый источник электроэнергии, используемый в машинах и мотоциклах. В автомобилях используются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Этот выбор обоснован тремя качествами:

    • доступная цена;
    • высокая удельная энергоемкость;
    • низкое внутреннее сопротивление (большой пусковой ток).

    Принцип действия АКБ (автомобильной кислотной батареи) основан на реакции свинца и его диоксида. При разряде электроэнергия вырабатывается за счет взаимодействия свинца с серной кислотой (образование сульфата). Во время заряда окисляется свинец анода и восстанавливается диоксид свинца на катоде.

    Устройства состоят из последовательно соединенных секций («банок») напряжением 2 вольта. Напряжение зависит от сферы применения:

    • 6-вольтовые АКБ применяются на легкой моторной технике;
    • 12-вольтовые — на большинстве мотоциклов, автомобилей, грузовиков и автобусов с бензиновыми моторами;
    • 24-вольтовые — на тяжелых дизельных грузовиках и автобусах, на специальной и армейской технике.

    Какие бывают аккумуляторы. Виды аккумуляторов

    Аккумуляторные батареи делятся на два типа:

    • Пусковые, главное назначение первых — питание стартера двигателя. Они отличаются большим пусковым током, однако разрушаются при глубоком разряде и не могут долгое время выдавать большой ток. Такие АКБ устанавливаются на технику с двигателями внутреннего сгорания.
    • Тяговые, предназначенные для обеспечения ходовых двигателей электроэнергией. Они не могут выдать ток в сотни ампер, зато могут без вреда разряжаться «в ноль» — пластины не разрушаются при глубоком разряде. Более толстые прочные пластины кислотных тяговых АКБ увеличивают вес и стоимость устройств. Такие аккумы используются на электромобилях, погрузчиках и прочей технике с электродвигателями.

    В зависимости от сплава состава пластин и электролита, автомобильные пусковые АКБ делятся на следующие типы:

    • Сурьмянистые. Самая старая разновидность «аккумов», отличающаяся высоким содержанием сурьмы в свинцовых электродах (более 5%). Сурьма увеличивает прочность пластин, однако усиливает процесс электролиза — вода разлагается на кислород и водород. Такие аккумуляторы требуют постоянного контроля уровня содержимого банок и доливки дистиллированной воды.
    • Малосурьмянистые. АКБ с небольшим содержанием сурьмы (до 5%) медленнее выкипают и не требуют частых проверок уровня электролита. Это позволило создать необслуживаемые батареи, которые практически не требуют вмешательства. В отличие от кальциевых и гелиевых батарей, малосурьмянистые менее требовательны к показателям напряжения бортовой сети. Если напряжение на генераторе превышает норму, АКБ не разрушаются и не теряет емкость.
    • Кальциевые. Более современные модели, в которых свинец пластин содержит кальций вместо сурьмы. Это позволило еще больше снизить интенсивность газовыделения и уменьшить саморазряд. Они хранятся дольше, однако теряют емкость при систематическом перезаряде и резких скачках напряжения бортовой сети. Поэтому для старых отечественных авто с ненадежным электрооборудованием актуальны малосурьмянистые аккумы.
    • Гибридные. Малосурьмянистые аноды и кальциевые катоды таких устройств позволяют совместить положительные качества двух типов батарей. Они имеют средние характеристики: расход воды ниже, чем у сурьмянистых, устойчивость к перезаряду выше, чем у кальциевых.
    • Гелевые и AGM. Электролит в них находится в связанном гелеобразном состоянии. Это исключает возможность утечки кислоты при повреждении или опрокидывании аккума. AGM-устройства заполнены пористым материалом, предотвращающим осыпание пластин. Высокая цена, резкое падение емкости при низкой температуре и уязвимость к большому току заряда делает их востребованными лишь на дорогих иномарках, оборудованных системами «стоп-старт».

    Отдельно стоит отметить два вида батарей, используемых на технике с электроприводом:

    • Щелочные. Никель-железные и никель-кадмиевые аккумы со щелочью вместо кислоты отличаются устойчивостью к глубокому разряду и долговечностью. Однако они обладают высоким внутренним сопротивлением и не могут выдать ток, достаточный для работы стартера.
    • Литий-ионные. Изделия отличаются высокой энергоемкостью и быстрым зарядом. Однако они дорого стоят, чувствительны к температуре и быстро теряют емкость. Их используют на электромобилях типа Tesla, Nissan Leaf.

    Щелочные и литиевые батареи не применяются в качестве пусковых.

    Из чего состоит аккумулятор автомобиля (конструкция аккумулятора)

    12-вольтовая аккумуляторная батарея состоит из корпуса с отделениями для 6 ячеек. В ячейки помещены сборки из положительных и отрицательных электродов, разделенных сепараторами. Перемычки обеспечивают электрический контакт между анодами и катодами соседних банок. К крайнему катоду и аноду подключена отрицательная и положительная клеммы. Банки заполнены электролитом — водным раствором серной кислоты. Для его заливки и контроля уровня в крышке корпуса имеются пробки.

    Основные характеристики автомобильного аккумулятора

    При выборе аккума для машины следует обратить внимание на такие показатели:

    • Емкость — количество электроэнергии, которую может отдать аккумулятор до момента полного разряда.
    • Напряжение, которое должно соответствовать напряжению бортовой сети.
    • Пусковой ток, определяющий эффективность работы аккумулятора.
    • Полярность — расположение положительной и отрицательной клеммы. Если расположить АКБ лицевой частью к себе (стороной с клеммами), при прямой полярности плюс находится слева, при обратной — справа. В отечественных авто и большинстве иномарок предусмотрены аккумы с прямой полярностью.
    • Габариты. Слишком большую или маленькую батарею не получится закрепить на штатном месте.

    Следует учитывать тип АКБ. Для машин с системами «старт-стоп» нужно покупать гелевые и AGM-системы, а на более простые авто следует ставить кальциевые и гибридные.

    Дипломная работа: Аккумуляторная батарея


    МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

    ВЫПУСКНАЯ ПИСЬМЕННАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ
    РАБОТА УЧАЩЕГОСЯ КАЧКАНАРСКОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО УЧИЛИША ГРУППЫ № 80

    ГИЛМУЛЛИНА ДАНИЛА ЭНГЕЛЕВИЧА

    ПРОФЕССИЯ: АВТОМЕХАНИК

    Г. КАЧКАНАР 2005 г.


    СОДЕРЖАНИЕ

    ВВЕДЕНИЕ

    Развитие автотранспорта в нашей стране

    1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

    аккумуляторная батарея . Назначение, устройство и работа аккумуляторной батареи

    1.2. Техническое обслуживание аккумуляторной батареи

    1.3.Неисправности аккумуляторной батареи1 Ремонт аккумуляторной батареи.

    таблица1 Плотность электролита при 25˚С, г/см³

    2. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    Маркетинг

    3.ОСНОВЫ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА И ПРАВА

    Трудовые поощрения и взыскание

    4.ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

    Безопасные условия труда при ремонтных работах

    саккумуляторнойбатареей

    5.ЭКОЛОГИЯ

    Повторное использование нефтепродуктов

    ЛИТЕРАТУРА

    Развитие автотранспорта в нашей стране

    Годом рождения Российского автомобилестроения можно считать 1924 год, когда на Московском автомобильном заводе, созданном на базе автомобильных мастерских, был выпушен первый полуторатонный грузовой автомобиль «АМО-Ф15»

    В 1925 Ярославский автозавод начал серийно выпускать трехтонные грузовые автомобили.

    В годы первой пятилетки вступили в строй два автомобильных завода- гиганта в Москве и в Горьком. Московский автомобильный завод начал выпускать грузовики «АМО-3»

    На Горьковском автомобильном заводе было налажено производство грузовиков и легковых автомобилей «ГАЗ».

    В годы войны на Горьковском автомобильном заводе был освоен выпуск легковых автомобилей повышенной проходимости «ГАЗ-67Б». На Урале началось производство грузовых автомобилей «УРАЛ»

    В конце 50-х годов появились более экономичные грузовые автомобили, и более совершенные легковые автомобили «ВОЛГА М-21», «ЧАЙКА», «МОСКВИЧ-407». Начали работать оснащенные техникой заводы в Тольятти и Ижевске, был пущен в строй Камский автомобильный завод. Появились новые комфортабельные легковые автомобили «ЖИГУЛИ», «МОСКВИЧ», «ВОЛГА».


    1.1. Назначение, устройство и работа аккумуляторной батареи

    Для питания приборов электрооборудования при малой частоте вращения коленчатого вола или при неработающем двигателе используется химический источник тока — аккумуляторная батарея.

    Аккумуляторная батарея обладает свойством после разряда восстанавливать свою способность отдавать ток во внешнюю цепь, если через нее пропустить ток в обратном направлений, т. е произвести ее заряд.

    Аккумуляторная батарея состоит из шести свинцово-кислотных двухвольтовых аккумуляторов соединенных между собой последовательно, что обеспечивает получение в цепи номинального напряжения 12В. Все аккумуляторы размещаются в общем баке, разделенном внутренними перегородками на шесть ячеек. На дне бака имеются ребра, на которые опираются пластины аккумуляторов. Материалом для бака является кислотоупорная пластмасса или эбонит.

    Аккумулятор состоит из полублоков плюсовых и минусовых пластин, изолированных друг от друга сепараторами, изготовленных из пористых пластмасс. Пластмассы отливаются в виде решеток из свинца с добавлением 7-8% сурьмы, для механической прочности.

    В решетку пластин впрессовывают активную массу, приготовленную на водном растворе серной кислоты из окислов свинца – свинцового сурика и свинцового глета для положительных пластин и свинцового порошка – для отрицательных пластин.

    Для увеличения емкости аккумулятора и уменьшение его внутреннего сопротивления одноименные пластинысоединяют в полублоки, заканчивающиеся выводными полюсными штырями.

    Полублоки с положительными и отрицательными пластинами собираются в блок таким образом, что положительные пластины располагаются между отрицательными, поэтому последних всегда на одну больше. Это позволяет лучшее использовать активную массу положительных пластин и предохраняет крайние положительные пластины от коробления и разрушения.

    Сепараторы устанавливаются между пластинами так, чтобы их ребристая сторона была обращена к поверхности положительных пластин, обеспечивая тем самым лучшее поступление к ним электролита. Собранный аккумулятор помещают в отделение бака, закрываемой крышкой, имеющий отверстие для выхода полюсных штырей и для заливки электролита, последнее закрывается резьбовой пробкой. В пробке имеется вентиляционное отверстие, сообщающие внутреннюю полость аккумулятора с атмосферой. Зазор между крышкой и стенками бака заполняются битумной мастикой.

    Аккумуляторы соединяются между собой свинцовыми перемычками. Полюсные штыри крайних аккумулятор предназначены для включения батареи в цепь электрооборудования автомобиля.

    В аккумуляторы заливают электролит, состоящий из аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды.

    При пропускание через батарею постоянного тора в аккумуляторах происходит процесс преобразование электрической энергий в химическую, что выражается в изменений состава активной массы, (на положительных пластин образуется перекись свинца, а на отрицательных – губчатый свинец) и увеличении плотности электролита.

    При разряде происходит обратный химический процесс, при котором понижается плотность, активная масса на тех и других пластин превращается в сернокислый свинец. Поскольку плотность электролита определяет развиваемую аккумулятором ЭДС, ее величина позволяет судить о степени зараженности батареи.

    Проверяют плотность электролита ареометром. По мере разрядки аккумулятора плотность электролита уменьшается.

    Уровень и плотность электролита проверяют в каждом элементе батареи. Уровень электролита должен быть на 12-14 мм выше верхнего края пластин.

    Плотность зависит от температуры электролита, уменьшаясь приблизительно на 0.01 г/см³ при повышении температуры на 15˚. При расчетах плотность электролита обычно приводят к температуре плюс 25˚. Для аккумуляторной батарей в условиях низких температур плотность регламентируется в зависимости от климатических условий в соответствии с данной таблицей 1.

    Разность напряжения отдельных аккумуляторов батареи не должна превышать 0.1В. Если разность больше этого значения или батарея разряжена на более чем на 50% летом и более чем на 25% зимой, ее необходимо отправить на зарядку. Нельзя допускать длительного пребывания батареи в полузаряженном состоянии во избежание ее порчи.

    Номинальная емкость аккумуляторной батарей – количество электричества, которое может отдать полностью заряженная батарея при разряде током 20 – часового режима, температуре электролита 18˚…27˚ и начальной его плотности 1.28±0.01 г/см³ до напряжения 10.5В. Емкость измеряется в ампер – часах (А•Ч) и зависит от количества, и размера параллельно соединенных пластин, силы разрядного тока, а так же от температуры электролита.

    Чем больше размер и количество пластин, меньше сила разрядного тока, и выше температура электролита, тем больше емкость может отдать аккумуляторная батарея при разряде. При понижения температуры электролита, емкость уменьшается приблизительно на 1% на каждый градус. Емкость одного аккумулятора нескольких аккумуляторов, соединенных последовательно, одинаково.

    Аккумуляторные батареи имеют на перемычках обозначения определяющие их характеристику. Первая цифра маркировки указывает число аккумуляторов в батарее, буквы СТ — батарея стартерного типа, число после букв – номинальная емкость батареи в А•Ч. Последние буквы обозначают материал бака (Э − эбонит, П− пластмасса) и материал сепаратора (Р − мипор, М − мипласт) например 6СТ-55ЭР

    При наружном загрязнении аккумуляторной батареи ее поверхности необходимо протереть 10%-ным раствором нашатырного спирта или кальцинированной соды, после чего вытереть чистой, сухой ветошью. Во время заряда батареи в результате химической реакции выделяются газы, значительно повышающие давление внутри аккумуляторов. Поэтому вентиляционные отверстия в пробках нужно постоянно прочищать тонкой проволокой. Периодически необходимо зачищать штыри и клеммы проводов.

    В аккумуляторной батареи уровень электролита должен быть пониже кромки тубуса заливного отверстия. Если корпус аккумуляторной батареи сделан полупрозрачным, то на нем наносят метки «Min» и «Max» и уровень электролита должен поддерживаться между ними.

    Если корпус аккумуляторной батареи сделан полупрозрачным, то на нем наносят метки «Min» и «Max» и уровень электролита должен поддерживаться между ними. При понижении уровня следует долить дистиллированную воду, так как при нагревании электролита испаряется только вода. В холодное время года во избежание замерзания воды, следует доливать непосредственно перед пуском двигателя для быстрого ее перемешивания с электролитом.

    Для проверки степени заряженности аккумуляторной батареи определяют плотностью электролита. Для этого наконечник кислотомера опускают в заливное отверстие аккумулятора, засасывают электролит и по делениям плавающего в колбе ареометра определяют величину плотности электролита. Понижение плотности от нормы указанной в таблице, на 0.01 г/см³ соответствует разряду аккумулятора на 6%. Допустимый разряд аккумуляторной батареи составляет зимой 25%, а летом 50%.

    Для измерения напряжения аккумуляторной батареи под нагрузкой используют нагрузочную вилку. Для измерения напряжения аккумулятора под нагрузкой в зависимости от его емкости заворачивается гайка. Порядок включения нагрузочных резисторов в зависимости от емкости проверяемого аккумулятора указан на контактных ножках. Измерение производиться при закрытых пробках и с выдержкой под нагрузкой не более 5 секунд. Если напряжение проверяемого аккумулятора более 1.4В, он исправен. А если ниже 1.4В, аккумулятор разряжен или неисправен. Уточнение производят сравнением показаний всех аккумуляторов в батареи и измерение плотности электролита.

    Для длительного хранения батареи в зимнее время ее нужно снять с автомобиля, полностью зарядить и хранить в сухом месте при

    температуре не выше 0˚, и не ниже минус 30˚.

    Что чем ниже температура электролита, тем меньше будет саморазряд. Каждый три месяца аккумуляторную батарею необходимо подзаряжать для восстановления потерь на саморазряд.

    Для устранения окисления полюсных штырей нужно снять клеммы проводов с полюсных штырей, зачистить их. Поставить на место и смазать снаружи тонким слоем технического вазелина.

    1.3. Неисправности аккумуляторной батареи

    В процессе эксплуатации автомобиля в аккумуляторной батареи могут возникнуть следующие неисправности:

    Сульфатация пластин, ускоренный саморазряд, короткое замыкание, утечка электролита, окисление полюсных штырей.

    Сульфатация пластин. В результате систематического недозаряда, длительного хранения незаряженной аккумуляторной батареис электролитом,заряда батареи ниже допустимого предела, понижения уровня или увеличения плотности электролита на пластинах образуется белый налет из крупных кристаллов сернокислого свинца, называемый сульфатом. Сульфатированные пластины перестают участвовать в химической реакций.

    Ускоренный саморазряд батареи при ее эксплуатации и хранения возникает вследствие образования в активной массе пластин местных токов. Местные токи появляются при возникновении электродвижущей силы между окислами активной массы и решеткой пластин.

    Кроме того, при длительном хранении аккумуляторной батареи плотность электролита в нижних слоях становиться больше, чем в верхних. Это приводит к появлению разности потенциалов и

    возникновению уравнительных токов на поверхности пластин.

    Причинами ускоренного саморазряда могут быть: загрязнения

    поверхности батареи; применения для доливки обычной воды; попадания внутрь металлических частиц и других веществ.

    Короткое замыкание. Разрушение сепаратора, выпадение активной массы, а так же ее оплавление могут вызвать не посредственное соприкосновение разноименных пластин − замыкание, в результате чего прекращается работа аккумуляторов.

    Признаками короткого замыкание внутри аккумулятора является «кипение» электролита и резкое падение напряжения. Аккумуляторная батарея, имеющая хотя бы один короткозамкнутый аккумулятор, к дальнейшей эксплуатации непригоден.

    Окисление полюсных штырей приводит к увеличению сопротивления во внешней цепи и даже прекращению тока.

    Подтекание электролита обнаруживают осмотром бака. Для устранения неисправности батареи сдают в ремонт. При вынужденной временной эксплуатации батарею с этой неисправностью необходимо периодически добавлять в неисправное отделение бака электролит.

    1.3 Ремонтаккумуляторной батареи

    Сульфатацию пластин устраняют проведением одного или нескольких циклов «заряд − разряд». Для этого аккумуляторную батарею необходимо полностью зарядить и довести плотность электролита в ней до нормальной величины (1.285 г/см³), путем добавления электролита плотностью 1.4 г/см³ и дистиллированной воды.

    Затем разрядить батарею через лампу током силой 4…5А до напряжения приблизительно 1.7В в каждом аккумуляторе. После этого батарею снова зарядить, цикл повторить 2−3 раза.

    Для устранения неисправности ускоренного саморазряда следует протереть поверхность батареи или заменить электролит, промыв бак внутри.

    Для устранения окисления полюсных штырей нужно снять клеммы проводов с полюсных штырей, зачистить их. Поставить на место и смазать снаружи тонким слоем технического вазелина.

    Обломы, трещины, сколы на поверхности корпуса картера глубиной не более 3мм и общей площадью не более 5см² устраняют разделкой с последующим заполнением пластмассы. Коробление стенок корпуса — бракуют. Трещины на корпусе проверяют на герметичность внешним осмотром и заполняют теплой водой. Трещины после промывки просушивают, разделывают с обоих сторон под углом 80-120 градусов на глубину 34мм. Концы трещин завертывают, диаметром 3-5мм. Трещину зачищают наждачной бумагой. После приготовляют пасту. Для этого в эпоксидную смолу добавляют пластификатор и наполнитель (в качестве наполнителя используют стенки материала, из которого изготовлен корпус). Этой пастой замазывают трещину с начало с одной стороны, после завертывания с другой стороны.

    Таблица 1. 1.1. Плотность электролита при 25˚С, г/см³

    Климатический район Время года Полностью заряженная батарея Батарея разряжена
    на 25% на 50%
    Районы с резко континентальным климатом, с температурой зимой ниже -40˚С

    зима

    лето

    1,310

    1,270

    1,270

    1,230

    1,230

    1,190

    Северные районы с температурой зимой до -40˚С

    круглый

    год

    1,290 1,250 1,210
    Центральные районы с температурой зимой до -30˚С

    круглый

    год

    1,270 1,250 1,190
    Южные районы

    круглый

    год

    1,250 1,210 1,170
    Тропики

    круглый

    год

    1,230 1,190 1,150

    Термин «маркетинг» возник в экономической литературе США на рубеже XIX-XX столетия. Понятие «маркетинг» (от англ. market-рынок) в дословном переводе означает «рынкоделание».

    Существует три основных подходов, на основе которых ведется маркетинговая деятельность:

    1. концепция совершенствования товара

    2. концепция совершенствования производства

    3. концепция маркетинга.

    Концепция маркетинга возникла, как альтернатива концепции сбыта и стимулирование. Основной целью последней является получения прибыли путем увеличения объема продаж. Маркетинг – значительно более широкое понятие. Он включает в себя комплекс средств, которые необходимо гармонично увязать друг с другом, чтобы добиться максимального воздействие на рынок с целью получения прибыли. Профессор Филипп Котлер в своем классическом учебнике «Основы маркетинга» дает определение: «маркетинг – вид человеческой деятельности, направленной на удовлетворение нужд и потребностей посредством обмена». Условием развития современной отечественной экономики более соответствует следующее определение: маркетинг – комплексная система организации производства и сбыта на фирменном уровне, ориентированнаяна максимально возможное удовлетворение потребностей и запросов конкретных потребителей и получение на этой основе прибыли.

    Маркетинг отличается от коммерческих операции, он сосредоточен на интересах покупателя. В маркетинг входят понятия:

    a) Нужда. Исходной идеей, лежащей в определении маркетинга, является идея человеческих нужд. Нужда – это чувство ощущения человеком нехватки чего-либо. Для удовлетворения нужды человек либо займется поисками объекта, способного удовлетворить нужду, либо попытаться затушить ее.

    b) Потребности. Вторым исходным положением маркетинга является идея человеческих потребностей.

    c) Запросы. Человек выбирает только те товары, которые доставят ему наибольшее удовлетворение в рамках его финансовых возможностей.

    d) Товары. Человеческие нужды, потребности и запросы предполагают о существовании продукта труда способного их удовлетворить.

    e) Обмен. Человеческие нужды, потребности и запросы удовлетворяются товарами посредством обмена. Обмен – это основное понятие маркетинга, как научной дисциплины и заключается в процессе получения от какого-либо желаемого объекта с предложением чего-либо взамен.

    f) Сделка. В узком смысле слова, понимается сфера свободного обращения товаров и капиталов, а также движение рабочей силы, двух факторов производства.

    Задачи маркетинга:

    — Проанализировать, почему рынок испытывает неприязнь к товару и может ли программа маркетинга изменить негативное отношение путем переделки товара, снижения цен и более активного стимулирования.

    — Отыскать способы увязки присущих товару выгодными, естественными потребностями и интересами человека.

    — Оценить величину потенциального рынка и создать эффективные товары и услуги, способные удовлетворить спрос.

    — Обратить тенденцию падения спроса благодаря творческому переосмыслению подхода к предложению товара.

    — Изыскать способы сгладить колебания в распределении спроса по времени с помощью гибких цен, мер стимулирования и прочих приемов побуждения.

    — Поддерживать существующий уровень спроса, несмотря на меняющиеся потребительские предпочтения и усиливающуюся конкуренцию.

    — Изыскать способы временного или постоянного снижения спроса.

    Главная цель маркетинга – ориентация на потребителя. Компании достигают успеха в хозяйственной и коммерческой деятельности только тогда, когда их целью становится удовлетворение нужд потребителя.

    Интересное высказывание одного из руководителей автомобильной компании «Дженерал моторс» по поводу мотивов при покупке: «Мы не являемся экспертами в автомобилях. Только наш клиент является автомобильным экспертом. Только заказчик знает, соответствуют ли характеристики автомашины его ожиданиям». То есть пожелания, и цели заказчика ставятся на первое место. Выгодность предприятия на рынке, зависит в большей степени от спроса покупателей и значимой ценности того или иного товара выпускаемого на рынок.

    Итак, маркетинг существенная часть в современной экономической науке.

    Важнейшим стимулом для человека более активно работать, является поощрение. Поощрение- это признание заслуг работника. Оно направлено на удовлетворения одной из важнейших потребностей человека-потребности в признаний со стороны окружающих.

    Поощрение применяются при проявление работником активности с положительным результатом. Виды трудовой активности перечислены в статьях Трудового Кодекса РФ.

    — образцовое выполнение трудовых обязанностей

    — повышения производительности труда

    — улучшения качества продукции

    — продолжительная и безупречная работа

    — новаторство в труде и т.д.

    Администрация имеет право применят следующие меры поощрения:

    1.объявление благодарности

    2.награждение ценным подарком

    3.выдачя премии

    4.награждение почетной грамотой

    5.занесение в книгу почета, на Доску почета

    В условиях рыночных отношений часть из перечисленных поощрений в современных условиях утрачивают свою роль.

    Кроме перечисленных, администрация может установить и другие виды поощрения.

    Работникам, успешно выполняющим свои обязанности администрация должна в первую очередь предоставить путевки: путевки в санаторий и дома отдыха, улучшать жилищные условия и т.д. Таким работникам предоставляется преимущество при продвижений по работе. За особые трудовые заслуги можно предоставить к награждению орденами, медалями, присваивать почетные звание.

    Взыскание.

    Нарушением трудовой дисциплины считается виновные неисполнение работником обязанностей и превышению прав, причиняющий ущерб другому человеку.

    За нарушение трудовой дисциплины администрация применяет следующие дисциплинарные взыскание:

    1. замечание

    2. выговор

    3. строгий выговор

    4. увольнение

    Таким образом, следует, что существуют только 2 вида нарушений:

    — неисполнение обязанностей

    — превышение прав

    Процедура наложения взыскания установлена в статьях Трудового Кодекса. Администрация обязана контролировать исполнение работниками своих обязанностей. При обнаружении некачественного их использования или другого нарушения администрация проводит дисциплинарное расследование. Выявив нарушения необходимо требовать от работника письменного объявления.

    Взыскание применяется не позднее 1-го месяца со дня проступка, а по результатам ревизии и проверки финансово-хозяйственной деятельности — не позднее 2-х лет.

    За каждый проступок может быть только одно взыскание.

    Приказ о взыскание объявляется работнику под расписку.

    Дисциплинарное взыскание имеет силу в течение 1-го года со дня его наложения. Если в течение года работник не совершал новых проступков, то взыскание автоматически снимается. Но за повторение проступка работника можно уволить.

    Безопасные условия труда при ремонтных работах с аккумуляторной батареей

    В зависимости от объема выполняемых работ аккумуляторный цех должен иметь следующие отделения: ремонтное; зарядное – для заряда аккумуляторной батареи; кислотное – для приготовления электролита и хранение серной кислоты и дистиллированной воды; машинное – для размещения зарядных агрегатов и щитов с электроизмерительными приборами и реостатами; подсобное – для хранения запасных деталей пластин, баков, крышек.

    При ремонте аккумуляторных батарей рабочие имеют дело со свинцом и его соединениями. Вдыхание свинца и его соединений в виде пыли или газа может вызвать хроническое, а в некоторых случаях и острое отравление. При остром отравлении свинцом появляется рвота, боли в желудке, потеря сознания. В этом случае необходимо промыть желудок, дать выпить молоко и вызвать рвоту.

    При зарядке аккумуляторных батарей необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности. Перед включением на заряд аккумуляторные батареи должны быть установлены на стеллажи и соединены между собой проводниками с пружинными зажимами, применение которых исключают искрение.

    Во время заряда выделяется водород, образующий с кислородом воздуха гремучий газ, легковоспламеняющийся искрой и взрывающийся при сгорании.

    При взрыве аккумуляторной батареи электролит разбрызгивается, может попасть на тело и причинить опасные ожоги.

    Зарядное и ремонтное отделение цеха должны быть оборудованы вентиляцией и вытяжными целевыми отсосами у рабочих мест.

    В помещениях для зарядки аккумуляторных батарей не разрешается выполнять работы с открытым огнем, курить, зажигать спички, вносить раскаленный паяльник и т.д.

    Рабочему, занятому ремонтом, зарядом аккумуляторной батареи и приготовлением электролита, выдают хлопчатобумажный костюм с кислостойкой пропиткой, резиновый фартук и полусапоги, защитные очки и резиновые перчатки.

    Серную кислоту не разрешается хранить в металлической посуде. Требуется применять стеклянные бутылки с хорошо притертыми пробками. При изготовлении электролита ни в коем случае нельзя лить воду в кислоту, так как струя воды в месте прикосновения с серной кислотой быстро нагревается, вскипает и разбрызгивается, увлекая за собой капли кислоты.

    Для избежания ожога от попавшего на кожу электролита нужно место ожога быстро промыть сильной струей воды, а затем нейтрализовать 10%-ным раствором питьевой соды в воде при кислотном электролите и 5%-ным раствором борной кислоты при щелочном. Для промывания глаз следует применять 2-3%-ные нейтрализующие растворы (питьевая сода).

    Рабочие, приготавливающие электролит, должны быть дополнительно проинструктированы о мерах безопасности и о порядке оказания первой помощи при ожогах кислотой, щелочью, электролитом.

    В помещениях для хранения и заряда аккумуляторных батарей и хранения кислоты или щелочи должны быть умывальники и баки с раствором питьевой соды или борной кислоты в зависимости от типа аккумуляторных батарей.

    Вывод: В случаях нарушения нормальных условий работы в зарядном и ремонтном отделениях возможны отравления парами кислоты.


    Повторное использование нефтепродуктов

    В Москве и тысячи локальных сооружений, для очистки промышленных и ливневых стоков, в значительной степени загрязненных жидкими нефтепродуктами и взвешенными частицами.

    Отработанные нефтепродукты подлежат повторному использованию. Отходы группы СНО, (смесь нефтепродуктов отработанных) собранные на очистных сооружениях промышленных предприятий автохозяйств, являются ценным энергетическим сырьем. После соответствующей подготовки их можно использовать, например, в качестве котельного топлива.

    Зная расход сточных вод и среднегодовые концентрации отработанных нефтепродуктов на входе и выходе из очистного сооружения, несложно определить количество этих нефтепродуктов, подлежащие задержанию. Например, в относительно небольшом автохозяйстве, потребляющие в среднем 300м³ воды в сутки с исходной концентрацией нефтепродуктов в стоках 200мг/л и конечно 5мг/л, за год должно образоваться около 18т обезвоженных нефтеотходов.

    Установка по регенерации масел разработанная специалистами объединения «Вторнефтепродукт» и «Госкомнефтепродукта», позволила эффективно увеличить сбор и использование отработанных нефтепродуктов, что приводит к частичной замене первичного сырья, снижению себестоимости выпускаемой продукций, способствуют сохранению и рациональному использованию природных ресурсов, предотвращению загрязнению окружающей среды.


    1. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт. М.: Транспорт, 2001

    2. Демиховский С.Ф., Мелкий В.А., Шестопалов К.С. Устройство и эксплуатация автомобилей. М.: ДОСААФ, 2000

    3. Матлин Ф.М.. Основы экономики стран. М.: Финансы и статистика, 2003

    4. Никитин А.Ф.. Трудовое право. М.: Дрофа, 2002

    5. Родичев В.А., Родичева Г.И. Все об автомобилях. М.: Высшая школа, 2002

    6. Симов А.И.. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта. М.: Транспорт, 2002

    Похожие рефераты:

    Госстандарт России по электрооборудованию

    Разработка конструкции и технология изготовления дублирующего устройства управления учебным автомобилем

    Разработка крупной станции технического обслуживания для диагностики, ремонта, технического обслуживания легковых автомобилей

    Совершенствование организации и технологии технического обслуживания и текущего ремонта грузовых автомобилей

    Никель-металлогидридные аккумуляторы

    Оценка ассортимента и конкурентоспособности автомобилей

    Свинцовое загрязнение окружающей среды Российской Федерации и его влияние на здоровье населения

    Извлечение свинца из лома аккумуляторных батарей

    Методика расследования хищения нефтепродуктов

    Проект станции технического обслуживания с разработкой участка для ремонта ходовой части легковых автомобилей для ГУ санаторий «Приморье» ст. Океанская г. Владивосток

    Электролиты и их свойства

    Развитие сервисного обслуживания автомобилей

    Автомобилизация в России как индикатор благосостояния общества

    Ремонтная мастерская

    Проект легкового автомобиля, грузоподъемностью 4 человека, микрохэтчбэк

    Конструктивное исполнение электродов в первичных химических источниках тока

    Свинец и экология

    Свинец как источник загрязнения


    Как работает аккумулятор — Любопытно

    Представьте себе мир без батарей. Все портативные устройства, от которых мы так зависим, были бы настолько ограничены! Мы сможем доставить наши ноутбуки и телефоны настолько далеко, насколько доступны их кабели, что сделает это новое работающее приложение, которое вы только что загрузили на свой телефон, практически бесполезным.

    К счастью, у нас есть батарейки. Еще в 150 г. до н.э. в Месопотамии парфянская культура использовала устройство, известное как багдадская батарея, сделанное из медных и железных электродов с уксусом или лимонной кислотой.Археологи считают, что на самом деле это не батареи, а в основном они использовались для религиозных церемоний.

    Изобретение батареи в том виде, в котором мы ее знаем, приписывают итальянскому ученому Алессандро Вольта, который собрал первую батарею, чтобы доказать свою точку зрения другому итальянскому ученому Луиджи Гальвани. В 1780 году Гальвани показал, что лапки лягушек, подвешенных на железных или латунных крючках, подергиваются при прикосновении к зонду из другого металла. Он считал, что это было вызвано электричеством из тканей лягушек, и называл это «животным электричеством».

    Луиджи Гальвани обнаружил, что лапы лягушек, подвешенных на латунных крючках, дергались, когда их ткнули зондом из другого металла. Он думал, что эта реакция была вызвана «животным электричеством» внутри лягушки. Источник изображения: Луиджи Гальвани / Wikimedia Commons.

    Вольта, первоначально впечатленный открытиями Гальвани, пришел к выводу, что электрический ток исходит от двух разных типов металла (крючки, на которых висели лягушки, и другой металл зонда) и просто передается через них, а не через них. из тканей лягушек.Он экспериментировал со стопками слоев серебра и цинка, перемежаемых слоями ткани или бумаги, пропитанной соленой водой, и обнаружил, что электрический ток действительно протекает через провод, приложенный к обоим концам стопки.

    Батарея Алессандро Вольта: куча цинковых и серебряных листов, перемеженных тканью или бумагой, пропитанной соленой водой. Представьте, что вы используете это для питания вашего телефона. Источник изображения: Луиджи Кьеза / Wikimedia Commons.

    Volta также обнаружил, что, используя различные металлы в сваях, можно увеличить количество напряжения.Он описал свои открытия в письме Джозефу Бэнксу, тогдашнему президенту Лондонского королевского общества, в 1800 году. Это было довольно большое дело (Наполеон был весьма впечатлен!), И его изобретение принесло ему устойчивое признание в честь «вольта». ‘(мера электрического потенциала), названная в его честь.

    Я сам, шутя в сторону, поражен тем, как мои старые и новые открытия … чистого и простого электричества, вызванного контактом металлов, могли вызвать такое волнение. Алессандро Вольта

    Так что же именно происходило с этими слоями цинка и серебра и с дрожащими лягушачьими лапами?

    Химия батареи

    Батарея — это устройство, которое накапливает химическую энергию и преобразует ее в электричество.Это известно как электрохимия, а система, лежащая в основе батареи, называется электрохимическим элементом. Батарея может состоять из одной или нескольких (как в оригинальной кучке Вольты) электрохимических ячеек. Каждая электрохимическая ячейка состоит из двух электродов, разделенных электролитом.

    Итак, откуда электрохимический элемент получает электричество? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно знать, что такое электричество. Проще говоря, электричество — это тип энергии, производимый потоком электронов.В электрохимической ячейке электроны образуются в результате химической реакции, которая происходит на одном электроде (подробнее об электродах ниже!), А затем они перетекают на другой электрод, где расходуются. Чтобы понять это правильно, нам нужно внимательнее изучить компоненты клетки и то, как они устроены вместе.

    Электроды

    Чтобы создать поток электронов, вам нужно где-то, чтобы электроны текли с из , и где-то электроны текли с по .Это электроды ячейки. Электроны текут от одного электрода, называемого анодом (или отрицательным электродом), к другому электроду, называемому катодом (положительный электрод). Обычно это разные типы металлов или другие химические соединения.

    В котле Вольта анодом служил цинк, от которого электроны текли по проволоке (при подключении) к серебру, которое было катодом батареи. Он сложил много этих ячеек вместе, чтобы получилась общая куча, и поднял напряжение.

    Но откуда анод вообще берет все эти электроны? И почему они так счастливы, что их отправили в веселый путь к катоду? Все сводится к химии, происходящей внутри клетки.

    Нам нужно понять пару химических реакций. На аноде электрод вступает в реакцию с электролитом, в результате чего образуются электроны. Эти электроны накапливаются на аноде. Между тем, на катоде одновременно происходит другая химическая реакция, которая позволяет этому электроду принимать электроны.

    Технический химический термин, обозначающий реакцию, которая включает обмен электронами, — это реакция восстановления-окисления, обычно называемая окислительно-восстановительной реакцией. Вся реакция может быть разделена на две половинные реакции, и в случае электрохимической ячейки одна полуреакция происходит на аноде, а другая — на катоде. Уменьшение — это усиление электронов, и это то, что происходит на катоде; мы говорим, что катод восстанавливается во время реакции. Окисление — это потеря электронов, поэтому мы говорим, что анод окисляется.

    Каждая из этих реакций имеет определенный стандартный потенциал. Думайте об этой характеристике как о способности / эффективности реакции либо производить, либо поглощать электроны — ее силу в электронном перетягивании каната.

    • Стандартные потенциалы для полуреакций

      Ниже приведен список половинных реакций, которые включают высвобождение электронов из чистого элемента или химического соединения. Рядом с реакцией указано число (E 0 ), которое сравнивает силу электрохимического потенциала реакции с силой готовности водорода расстаться со своим электроном (если вы посмотрите вниз по списку, вы увидите, что водородная полуреакция имеет нулевое значение E 0 ).E 0 измеряется в вольтах.

      Причина, по которой этот список настолько интересен, заключается в том, что если вы выберете две реакции из списка и объедините их в электрохимическую ячейку, значения E 0 скажут вам, в каком направлении будет протекать общая реакция: реакция с более отрицательной реакцией. Значение E 0 отдает свои электроны другой реакции, и это определяет анод и катод вашей ячейки. Разница между двумя значениями E 0 говорит вам об электрохимическом потенциале вашей ячейки, который в основном представляет собой напряжение ячейки.

      Итак, если вы возьмете литий и фторид и сумеете объединить их, чтобы сделать элемент батареи, у вас будет самое высокое напряжение, теоретически достижимое для электрохимического элемента. Этот список также объясняет, почему в котле Вольта цинк был анодом, а серебро — катодом: полуреакция цинка имеет более низкое (более отрицательное) значение E 0 (-0,7618), чем полуреакция серебра (0,7996). .

      Источник: UC Davis ChemWiki

    Любые два проводящих материала, которые вступают в реакцию с разными стандартными потенциалами, могут образовывать электрохимическую ячейку, потому что более сильный из них сможет забирать электроны у более слабого.Но идеальным выбором для анода был бы материал, который вызывает реакцию со значительно более низким (более отрицательным) стандартным потенциалом, чем материал, который вы выбираете для своего катода. В итоге мы получаем электроны, притягивающиеся к катоду от анода (и анод не очень сильно пытается бороться), и, когда у нас есть легкий путь, чтобы добраться туда — проводящий провод, мы можем использовать их энергию для обеспечения электрического питание нашего фонарика, телефона или чего-то еще.

    Разница в стандартном потенциале между электродами как бы равна силе, с которой электроны перемещаются между двумя электродами.Это известно как общий электрохимический потенциал ячейки, и он определяет напряжение ячейки. Чем больше разница, тем больше электрохимический потенциал и выше напряжение.

    Чтобы увеличить напряжение аккумулятора, у нас есть два варианта. Мы могли бы выбрать для наших электродов другие материалы, которые придадут ячейке больший электрохимический потенциал. Или мы можем сложить несколько ячеек вместе. Когда элементы объединяются определенным образом (последовательно), это оказывает аддитивное влияние на напряжение батареи.По сути, силу, с которой электроны движутся через батарею, можно рассматривать как общую силу, когда она движется от анода первого элемента на всем пути, сколько бы ячеек ни содержала батарея, к катоду последней ячейки.

    Когда элементы объединяются другим способом (параллельно), это увеличивает возможный ток батареи, который можно рассматривать как общее количество электронов, протекающих через элементы, но не ее напряжение.

    Электролит

    Но электроды — это всего лишь часть батареи.Помните обрывки бумаги Вольты, пропитанные соленой водой? Соленая вода была электролитом, еще одной важной частью картины. Электролит может быть жидкостью, гелем или твердым веществом, но он должен обеспечивать движение заряженных ионов.

    Электронов имеют отрицательный заряд, и поскольку мы посылаем поток отрицательных электронов по нашей цепи, нам нужен способ уравновесить это движение заряда. Электролит обеспечивает среду, через которую могут протекать положительные ионы, уравновешивающие заряд.

    Поскольку химическая реакция на аноде производит электроны, для поддержания баланса нейтрального заряда на электроде также производится соответствующее количество положительно заряженных ионов. Они не проходят по внешнему проводу (только для электронов!), А попадают в электролит.

    В то же время катод должен также уравновешивать отрицательный заряд электронов, которые он принимает, поэтому реакция, которая здесь происходит, должна втягивать положительно заряженные ионы из электролита (альтернативно, он также может высвобождать отрицательно заряженные ионы из электрода в электролит. электролит).

    Итак, в то время как внешний провод обеспечивает путь для потока отрицательно заряженных электронов, электролит обеспечивает путь для переноса положительно заряженных ионов, чтобы уравновесить отрицательный поток. Этот поток положительно заряженных ионов так же важен, как и электроны, обеспечивающие электрический ток во внешней цепи, которую мы используем для питания наших устройств. Роль балансировки заряда, которую они выполняют, необходима для поддержания протекания всей реакции.

    Итак, если бы все ионы, высвобожденные в электролит, могли полностью свободно перемещаться через электролит, они в конечном итоге покрыли бы поверхности электродов и забили бы всю систему.Таким образом, в клетке обычно есть какой-то барьер, чтобы этого не произошло.

    При использовании батареи возникает ситуация, когда происходит непрерывный поток электронов (через внешнюю цепь) и положительно заряженных ионов (через электролит). Если этот непрерывный поток остановлен — если цепь разомкнута, например, когда ваш фонарик выключен — поток электронов остановлен. Заряды будут накапливаться, и химические реакции, приводящие в движение аккумулятор, прекратятся.

    По мере использования батареи и протекания реакций на обоих электродах возникают новые химические продукты.Эти продукты реакции могут создавать своего рода сопротивление, которое может помешать продолжению реакции с такой же эффективностью. Когда это сопротивление становится слишком большим, реакция замедляется. Электронное перетягивание каната между катодом и анодом также теряет свою силу, и электроны перестают течь. Аккумулятор медленно разряжается.

    Зарядка аккумулятора

    Некоторые распространенные батареи предназначены только для одноразового использования (так называемые первичные или одноразовые батареи).Электроны перемещаются от анода к катоду в одну сторону. Либо их электроды истощаются по мере того, как они выделяют свои положительные или отрицательные ионы в электролит, либо накопление продуктов реакции на электродах препятствует продолжению реакции, и это делается и вытирается пыль. Батарея оказывается в мусорном ведре (или, надеюсь, на переработку, но это уже другая тема Nova).

    Но. Изящная вещь в этом потоке ионов и электронов, который имеет место в некоторых типах батарей с соответствующими материалами электродов, заключается в том, что он также может двигаться в обратном направлении, возвращая нашу батарею в исходную точку и давая ей совершенно новую жизнь. .Подобно тому, как батареи изменили способ использования различных электрических устройств, аккумуляторные батареи еще больше изменили полезность этих устройств и их продолжительность жизни.

    Когда мы подключаем почти разряженную батарею к внешнему источнику электричества и отправляем энергию обратно в батарею, происходит обратная химическая реакция, которая произошла во время разряда. Это отправляет положительные ионы, выпущенные из анода, в электролит, обратно к аноду, а электроны, которые катод принимает, также обратно к аноду.Возврат как положительных ионов, так и электронов обратно в анод подготавливает систему, так что она снова готова к работе: ваша батарея перезаряжается.

    Однако процесс не идеален. Замена отрицательных и положительных ионов электролита обратно на соответствующий электрод при перезарядке батареи не такая аккуратная и не такая хорошо структурированная, как электрод вначале. Каждый цикл зарядки приводит к еще большему ухудшению состояния электродов, а это означает, что аккумулятор со временем теряет производительность, поэтому даже аккумуляторные батареи не работают вечно.

    В течение нескольких циклов зарядки и разрядки форма кристаллов аккумулятора становится менее упорядоченной. Это усугубляется, когда аккумулятор разряжается / заряжается с высокой скоростью — например, если вы едете на электромобиле с большой скоростью, а не с постоянной скоростью. Высокоскоростное переключение приводит к тому, что кристаллическая структура становится более неупорядоченной, что приводит к менее эффективной батарее.

    Эффект памяти и саморазряд

    Почти, но не полностью обратимые реакции разряда и перезарядки также способствуют так называемому «эффекту памяти».Когда вы заряжаете некоторые типы аккумуляторных батарей, не разрядив их сначала, они «запоминают», где находились в предыдущих циклах разрядки, и не перезаряжаются должным образом.

    В некоторых элементах это вызвано тем, как металл и электролит реагируют с образованием соли (и тем, как эта соль затем снова растворяется и металл заменяется на электродах при перезарядке). Мы хотим, чтобы наши клетки имели красивые, однородные, маленькие кристаллы соли, покрывающие идеальную металлическую поверхность, но это не то, что мы получаем в реальном мире! Некоторые кристаллы образуются очень сложно, а некоторые металлы откладываются во время перезарядки, поэтому некоторые типы батарей имеют больший эффект памяти, чем другие.Дефекты в основном зависят от первоначального состояния заряда батареи, температуры, напряжения заряда и тока зарядки. Со временем недостатки в одном цикле зарядки могут вызвать то же самое в следующем цикле зарядки и так далее, и наша батарея накапливает некоторые плохие воспоминания. Эффект памяти силен для некоторых типов элементов, таких как батареи на никелевой основе. Другие типы, такие как литий-ионные, не страдают этой проблемой.

    Другой аспект аккумуляторных батарей заключается в том, что химический состав, который делает их перезаряжаемыми, также означает, что они имеют более высокую тенденцию к саморазряду.Это когда внутренние реакции происходят внутри аккумуляторного элемента, даже когда электроды не подключены через внешнюю цепь. Это приводит к тому, что клетка со временем теряет часть своей химической энергии. Высокая скорость саморазряда серьезно ограничивает срок службы аккумуляторов — и приводит к их разрядке во время хранения.

    Литий-ионные аккумуляторы в наших мобильных телефонах имеют довольно хорошую скорость саморазряда около 2–3 процентов в месяц, и наши свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы также довольно разумны — они, как правило, теряют 4–6 процентов. месяц.Никелевые батареи теряют около 10–15 процентов своего заряда в месяц, что не очень хорошо, если вы планируете хранить фонарик в течение всего сезона, когда он вам не нужен! Неперезаряжаемая щелочная батарея теряет около 2–3% своего заряда в год.

    Напряжение, ток, мощность, емкость… в чем разница?

    Все эти слова в основном описывают мощность батареи, не так ли? Ну вроде как.Но все они несколько разные.

    Напряжение = сила, при которой реакция, приводящая в движение аккумулятор, проталкивает электроны через элемент. Это также известно как электрический потенциал и зависит от разницы потенциалов между реакциями, которые происходят на каждом из электродов, то есть от того, насколько сильно катод будет оттягивать электроны (через цепь) от анода. Чем выше напряжение, тем больше работы может совершить то же количество электронов.

    Ток = количество электронов, которые проходят через любую точку цепи в данный момент времени.Чем выше ток, тем больше работы он может выполнять при том же напряжении. Внутри ячейки ток можно также рассматривать как количество ионов, проходящих через электролит, умноженное на заряд этих ионов.

    Мощность = напряжение x ток. Чем выше мощность, тем быстрее батарея может работать — это соотношение показывает, как напряжение и ток важны для определения того, для чего подходит батарея.

    Емкость = мощность батареи как функция времени, которая используется для описания продолжительности времени, в течение которого батарея может обеспечивать питание устройства.Аккумулятор большой емкости сможет проработать более длительный период, прежде чем разрядится / разрядится. У некоторых батарей есть небольшая печальная особенность: если вы слишком быстро попытаетесь извлечь из них слишком много энергии, химические реакции не успеют поспеть, и емкость станет меньше! Итак, мы всегда должны быть осторожны, когда говорим о емкости батареи, и помнить, для чего она будет использоваться.

    Еще один популярный термин — «плотность энергии». Это количество энергии, которое устройство может удерживать на единицу объема, другими словами, сколько энергии вы получите за свои деньги с точки зрения мощности по сравнению сразмер. С батареей, как правило, чем выше плотность энергии, тем лучше, поскольку это означает, что батарея может быть меньше и компактнее, что всегда является плюсом, когда вам нужно, чтобы она питала то, что вы хотите держать в кармане. Для электромобилей это даже плюс — аккумулятор должен как-то влезать в машину!

    Для некоторых приложений, таких как хранение электроэнергии на возобновляемых электростанциях, таких как ветряная или солнечная ферма, высокая плотность энергии не является большой проблемой, поскольку в них, скорее всего, будет достаточно места для хранения батарей.Основная цель такого использования — просто хранить как можно больше электроэнергии, как можно безопаснее и дешевле.

    Почему так много типов?

    Ряд материалов (раньше это были просто металлы) можно использовать в качестве электродов в батарее. За прошедшие годы было опробовано много-много различных комбинаций, но лишь немногие из них действительно прошли дистанцию.Но зачем вообще использовать разные комбинации металлов? Если у вас есть пара металлов, которые хорошо работают вместе в качестве электродов, зачем возиться с другими?

    Различные материалы имеют разные электрохимические свойства, поэтому они дают разные результаты, когда вы соединяете их в аккумуляторном элементе. Например, некоторые комбинации будут производить высокое напряжение очень быстро, но затем быстро падают, не в состоянии поддерживать это напряжение в течение длительного времени. Это хорошо, если вам нужно произвести, скажем, внезапную вспышку света, такую ​​как вспышка фотоаппарата.

    Другие комбинации будут производить только тонкую струйку тока, но они будут поддерживать эту струю на века. Например, нам не нужен большой ток для питания детектора дыма, но мы хотим, чтобы наши детекторы дыма работали долгое время.

    Еще одна причина для использования различных комбинаций металлов заключается в том, что часто два или более аккумуляторных элемента необходимо уложить в стопку для получения необходимого напряжения, и оказывается, что некоторые комбинации электродов складываются вместе намного лучше, чем другие комбинации.Например, литий-железо-фосфатные батареи (тип литий-ионных аккумуляторов), используемые в электромобилях, складываются вместе для создания систем высокого напряжения (100 или даже более вольт), но вы никогда не сделаете этого с теми батареями NiCad Walkman, которые имеют горячий!

    Наши различные потребности с течением времени привели к разработке огромного количества типов батарей. Чтобы узнать больше о них и о том, что ждет аккумулятор в будущем, ознакомьтесь с другими нашими темами о Nova.

    Эта тема является частью нашей серии из четырех статей об аккумуляторах.Для дальнейшего чтения ознакомьтесь с типами аккумуляторов, литий-ионных аккумуляторов и аккумуляторов будущего.

    Как работает литий-ионный аккумулятор?

    Литий-ионные аккумуляторы чрезвычайно популярны и универсальны. Эти перезаряжаемые батареи, которые используются в сотовых телефонах, автомобилях, электроинструментах и ​​некоторых других типах электронных устройств, также оказывают влияние на оборудование для погрузочно-разгрузочных работ и наземного обслуживания аэропортов.

    Технология, лежащая в основе литий-ионных аккумуляторов, делает их отличным выбором из-за их явных преимуществ и экологических преимуществ.

    Но как именно работают литий-ионные аккумуляторы? И что делает их такими популярными во многих приложениях?

    Вот что вам нужно знать о компонентах, из которых состоит литий-ионный аккумулятор, и о том, как они работают вместе для создания высокоэффективных и долговечных источников энергии.

    Компоненты

    Литий-ионные батареи

    доступны во многих различных формах и размерах. Однако внутри они обычно выглядят одинаково.Чтобы понять, как работает литий-ионный аккумулятор, важно знать роль, которую играют отдельные части.

    The Cell

    Литий-ионный аккумулятор состоит из нескольких частей. Элемент, служащий рабочей лошадкой для батареи, является наиболее важным компонентом батареи.

    Ячейка состоит из следующих материалов батареи:

    • Электроды — это два конца батареи. Один — анод, другой — катод.
    • Анод накапливает литий и обычно изготавливается из углерода.
    • Катод также накапливает литий и сделан из химического соединения, которое представляет собой оксид металла.
    • Сепаратор блокирует поток отрицательных и положительных электронов внутри батареи, но позволяет ионам проходить через нее.
    • Электролит , жидкость находится между двумя электродами. Он переносит положительно заряженные ионы лития от анода к катоду и наоборот, в зависимости от того, заряжается батарея или разряжается.
    Аккумулятор

    Аккумулятор, в котором находятся литий-ионные элементы, работает как компьютер. Он содержит следующее:

    • Как минимум один датчик температуры для контроля температуры батареи.
    • Преобразователь напряжения и схема регулятора , которая фокусируется на поддержании напряжения и тока на безопасных уровнях.
    • Разъем евро, позволяющий подавать питание и информацию из аккумуляторной батареи.
    • Элемент отвод , который контролирует напряжения элементов в аккумуляторной батарее.
    • A система контроля заряда батареи , небольшой компьютер, который контролирует всю батарею и обеспечивает безопасность пользователя.
    Движение в камере

    Так как же ячейка обеспечивает питание оборудования?

    Когда вы подключаете литий-ионную батарею к устройству или части оборудования, положительно заряженные ионы перемещаются от анода к катоду.В результате катод становится более положительно заряженным, чем анод. Это, в свою очередь, притягивает к катоду отрицательно заряженные электроны.

    Сепаратор в ячейке включает электролиты, которые образуют катализатор. Это способствует перемещению ионов между ними. Движение ионов через раствор электролита — это то, что заставляет электроны перемещаться через устройство, в которое вставлен аккумулятор.

    Литий-ионные батареи

    перезаряжаемые. При перезарядке ионы лития проходят тот же процесс, но в противоположном направлении.Это восстанавливает аккумулятор для дополнительного использования.

    Общая конструкция литий-ионной батареи обеспечивает множество преимуществ для пользователей оборудования:

    • Время работы значительно увеличивается с их использованием по сравнению с батареями других типов.
    • Возможности быстрой зарядки сокращают время простоя сменных рабочих и повышают производительность.
    • Они имеют плоские кривые нагнетания и обеспечивают более высокую постоянную мощность. Это означает, что больше не будет раздражающей медлительности в работе оборудования при снижении уровня заряда аккумулятора.
    Система управления батареями (BMS)

    Система управления играет важную роль в обеспечении максимальной работы аккумуляторной батареи. Это также влияет на работу аккумулятора, предлагая несколько функций защиты и защиты.

    Например:

    • BMS поддерживает температуру ячеек в идеальном рабочем диапазоне для предотвращения перегрева или замерзания.
    • BMS контролирует ток и напряжение, чтобы поддерживать их на безопасном уровне.Дендриты начинают формироваться в ячейке, если напряжение падает слишком низко, что может привести к короткому замыканию ячейки, поэтому важно, чтобы литий-ионный аккумулятор имел систему, позволяющую контролировать это.
    • В аккумуляторе нет встроенной «памяти», поэтому частичные разряды не повреждают аккумулятор. Литий-ионные аккумуляторы могут заряжаться и разряжаться в наиболее удобное для оператора оборудования время.
    • Встроенные контроллеры предотвращают перезарядку, чтобы предотвратить образование, которое может привести к значительному повреждению литий-ионных аккумуляторов.
    • Балансировка ячеек контролируется, поэтому выравнивающие заряды никогда не требуются. Поскольку литий-ионные батареи не нуждаются в уравнительном заряде, они не выделяют опасные газы.
    • Система управления батареями также позволяет менеджерам отслеживать состояние батареи своего флота с помощью бортовых компьютеров, которые отправляют жизненно важные данные через облачные сервисы.

    Литий-ионные батареи содержат несколько элементов передовых технологий, которые работают вместе, чтобы предоставить пользователям явные преимущества.

    Вы можете узнать о том, почему литий-ионные батареи являются лучшим вариантом, чем свинцово-кислотные, в нашей статье Литий-ионные батареи для вилочных погрузчиков лучше, чем свинцово-кислотные?

    Батареи, схемы и трансформаторы — Управление энергетической информации США (EIA)

    Батареи производят электроэнергию

    Электрохимическая батарея вырабатывает электричество из двух разных металлов в химическом веществе, называемом электролитом .Один конец батареи прикреплен к одному из металлов, а другой конец — к другому металлу. Химическая реакция между металлами и электролитом освобождает больше электронов в одном металле, чем в другом.

    Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

    Металл, который высвобождает больше электронов, приобретает положительный заряд, а другой металл — отрицательный.Если электрический провод или провод соединяет один конец батареи с другим, электроны проходят через провод, чтобы уравновесить электрический заряд.

    Электрическая нагрузка — это устройство, которое использует электричество для выполнения работы или выполнения работы. Если электрическая нагрузка — например, лампа накаливания — размещена вдоль провода, электричество может работать, поскольку оно течет через провод и лампочку. Электроны текут от отрицательного конца батареи через провод и лампочку и обратно к положительному концу батареи.

    Электроэнергия передается по цепям

    Электричество должно пройти полный путь, или электрическая цепь , прежде чем электроны смогут двигаться. Выключатель или кнопка включения-выключения на всех электрических устройствах замыкает (включает) или размыкает (выключает) электрическую цепь в устройстве. Выключение или выключение света размыкает цепь, и электроны не могут проходить через свет. Включение света замыкает цепь, что позволяет электричеству течь от одного электрического провода через лампочку, а затем через другой провод.

    Лампа накаливания излучает свет, когда электричество проходит через крошечный провод в лампочке, который становится очень горячим и светится. Лампа накаливания перегорает, когда крошечный провод внутри лампы обрывается, что приводит к размыканию цепи.

    Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

    Трансформаторы помогают эффективно перемещать электроэнергию на большие расстояния

    Чтобы решить проблему отправки электричества на большие расстояния, Уильям Стэнли разработал устройство под названием трансформатор .Трансформатор изменяет электрическое напряжение в проводнике или линии электропередачи. Линии передачи высокого напряжения, например те, которые проходят между высокими металлическими башнями, переносят электричество на большие расстояния туда, где это необходимо. Электроэнергия более высокого напряжения более эффективна и менее дорога для передачи электроэнергии на большие расстояния. Электричество более низкого напряжения безопаснее для использования в домах и на предприятиях. Трансформаторы повышают (повышают) или снижают (понижают) напряжение по мере того, как электроэнергия перемещается от электростанций в дома и на предприятия.

    Последнее обновление: 8 января 2020 г.

    Устройство накопления энергии

    — обзор

    1 Введение

    Литий-ионные (литий-ионные) элементы являются известным электрохимическим накопителем энергии, используемым во многих приложениях во многих масштабах от мобильных телефонов до электромобилей и накопителей энергии в масштабе сети ( Placke et al., 2017). Однако литий-ионные элементы могут страдать от серьезной проблемы безопасности, известной как тепловой разгон (TR) (Wang et al., 2012). Опасность TR заключается в неконтролируемом повышении температуры ячейки из-за выделения тепла в результате экзотермического химического разложения компонентов ячейки (Melcher et al., 2016), которое может привести к катастрофическому отказу и стать причиной пожара и взрыва. Следовательно, понимание процесса TR имеет важное значение для разработки более безопасных батарей.

    Значительные исследования были посвящены изучению безопасности литий-ионных элементов различного химического состава при различных методах злоупотребления, которые показали, что катод из фосфата лития-железа (LFP) является самым безопасным (Liu et al., 2016; MacNeil et al., 2002). Кроме того, было проведено много исследований по моделированию TR ячеек (например, Hatchard et al., 2001; Coman et al., 2017), поскольку это более рентабельно и безопаснее, чем экспериментальное повторение конструкции элементов и батарей. В предыдущей работе использовалась ускоренная калориметрия (ARC) для определения начальной кинетики реакции SEI и катодных реакций (Richard and Dahn, 1999a), а также методы обратного моделирования для оценки параметров кинетики реакции для компонентов клетки (Richard and Dahn, 1999b) и полной клетки (Ren et al., 2018; Лю и др., 2018). Ren et al. (2018) определяют значения параметров с помощью методов Киссинджера и нелинейной аппроксимации данных DSC. Для проверки таких моделей используются фундаментальные эксперименты с термическим воздействием на ARC, DSC и печное воздействие. Однако TR-модели, разработанные для клеток LFP (Peng and Jiang, 2016), не прошли валидацию и по сравнению с новыми экспериментальными работами (Bugryniec et al., 2018) оказались неточными. Следовательно, разработка точной и проверенной модели LFP TR находится в центре внимания настоящего исследования.

    Классическая теория TR связывает тепловыделение с четырьмя химическими реакциями, межфазной фазой твердого электролита, отрицательным электродом, положительным электродом и реакциями электролита (Richard and Dahn, 1999a). Тепловыделение этих реакций обычно моделируется с использованием уравнений Аррениуса (Hatchard et al., 2001), характеризующихся энергией активации, частотным фактором и теплотой реакции, которые мы называем здесь «параметрами реакции» (всего 12 параметров. , По 3 для каждой из 4 индивидуальных реакций).Однако предварительная работа показала, что прямая минимизация среднеквадратичной ошибки (RMSE) между результатами моделирования и эксперимента является сложной задачей, поскольку оптимизированные параметры не могут отражать важные экспериментальные характеристики.

    Чтобы решить эту проблему, в этой статье мы разрабатываем подход к оценке параметров посредством разработки эмулятора гауссовского процесса (GP). Для повышения эффективности оптимизации применяется метод уменьшения размерности, который использует как соответствующее ядро, так и анализ глобальной чувствительности (GSA).

    Эта работа организована следующим образом: Раздел 2 представляет описание полной модели, которая применяется для моделирования TR. В разделе 3 описан подход к уменьшению порядка модели с использованием GP и GSA, а в разделе 4 представлено применение этого подхода к оценке параметров TR в полностью заряженных ячейках 18650 LFP. В разделе 5 представлены сделанные выводы.

    Система управления батареями — обзор

    5.5.2 Система управления батареями

    В электромобилях или HEV управление батареями намного сложнее, чем в случае портативных батарей (Глава 3).Он должен взаимодействовать с рядом других бортовых систем, он должен работать в режиме реального времени в быстро меняющихся условиях заряда / разряда по мере ускорения и торможения транспортного средства, а также он должен работать в суровых и неконтролируемых условиях [13].

    BMS должна управлять системой в течение всего рабочего цикла электромобиля и электромобиля и обеспечивать выполнение следующих функций [2]:

    Сбор информации от датчиков в батарее: ток, напряжение, температуры и др.Информация обрабатывается BMS для обеспечения правильной работы батареи.

    Управление зарядным устройством для обеспечения правильной зарядки аккумулятора. Зарядное устройство может быть бортовым или внешним. Система управления предназначена для реагирования на данные от датчиков, связанных с каждым аккумуляторным модулем (телеметрических плат), и реагирует в соответствии с параметрами или специальными алгоритмами в компьютере. Управление зарядным устройством обычно осуществляется через коммуникационную шину транспортного средства, которая позволяет вести диалог с другим бортовым оборудованием.

    Управление балансом ячеек для обеспечения оптимальной производительности аккумулятора. Балансировка необходима в многоэлементных батареях: самый слабый элемент ограничивает общую производительность батареи. BMS управляет балансировочными электронными устройствами, интегрированными на каждую телеметрическую плату, в соответствии с заранее определенной стратегией или алгоритмом.

    Контроль безопасности: предотвращает перезаряд, переразряд или другие серьезные аномалии, которые могут возникнуть в случае выхода из строя батареи, вспомогательного оборудования или окружающей среды.Действие электронной системы может быть физическим (аварийное отключение аккумулятора) или информационным (сообщение о проблеме пользователю).

    Сообщение о состоянии батареи: передача информации (сигналы тревоги, датчик и т. Д.) Пользователю и другому бортовому оборудованию через коммуникационную шину.

    Управление температурой батареи: BMS контролирует температуру элементов во всех режимах работы (движение, заряд и т. Д.)) и управляет насосом, вентиляторами и нагревателем для управления температурой батареи.

    Связь с автомобилем: компьютер транспортного средства и BMS обмениваются данными через коммуникационную шину (CAN 2.0B). Этот автобус является эталоном автомобильной отрасли.

    Техническое обслуживание через BMS: пользователи будут иметь возможность подключать инструменты технического обслуживания и диагностики для выполнения необходимых операций по техническому обслуживанию батареи.

    Передача данных на портативный компьютер, который может отслеживать и сохранять данные измерений батареи, собранные BMS; Таким образом, результаты могут быть проанализированы с помощью обычных программных инструментов, таких как электронные таблицы.

    Блок-схема BMS показана на рисунке 5.13 для литий-ионного аккумулятора, но аналогичная схема действительна для любой аккумуляторной системы.

    Рисунок 5.13. BMS, разработанная Johnson Controls — Saft для электромобиля с литий-ионным аккумулятором.

    Источник : Из исх. [14].

    Как показано на рисунке, BMS не только выполняет мониторинг и управление аккумулятором, но и взаимодействует с контроллером транспортного средства через шину CAN. Таким образом, BMS можно подключить к другим системам автомобиля, например к противоугонным устройствам, которые отключают аккумулятор.

    Определение уровня заряда аккумулятора особенно важно для HEV. Эти батареи требуют как возможности зарядки большой мощности (рекуперативное торможение), так и способности разряда большой мощности для запуска или ускорения. Следовательно, они должны поддерживаться на уровне SOC, который позволяет доставлять требуемую мощность, в то же время имея достаточный запас для приема регенеративного заряда без перезарядки ячеек. Безопасный диапазон, как показано на рисунке 5.14, составляет от 40 до 80% SOC. Любая батарея может обеспечить более высокую мощность разряда при высоких значениях разряда; однако по указанным выше причинам в этом случае устанавливается верхний предел 80%.Нижний предел установлен для оптимизации экономии топлива, а также для предотвращения чрезмерного разряда, который может сократить срок службы батареи.

    Рисунок 5.14. Состояние аккумулятора и производительность.

    Источник : Из исх. [13].

    BMS, специально предназначенная для HEV, недавно была описана в серии статей [15–17]. Он основан на так называемой расширенной фильтрации Калмана (EKF) и направлен на определение состояния заряда батареи, уменьшения мощности, уменьшения емкости и мгновенной доступной мощности аккумуляторной батареи.Этот метод был применен к литий-ионной полимерной батарее, но может быть распространен на другие химические соединения.

    Требования к эффективной BMS для электромобилей и HEV существенно отличаются от требований к портативной электронике (PE), как ясно видно из таблицы 5.14. Особо суровые условия эксплуатации HEV мотивируют использование передовых методов и алгоритмов управления. Правильная последовательность алгоритма следующая [15]:

    Таблица 5.14. Типичные характеристики HEV, EV и портативной электроники (PE) с точки зрения BMS.

    9044 9044 9044 динамический 9044 9044 Только платно 9305 900 : Из исх.[14].

    Инициализация (как только автомобиль включен, алгоритмы должны быть инициализированы)

    Обновление SOC (измеряются напряжение, температура и ток)

    SOH обновление (емкость аккумулятора и другие параметры оцениваются)

    Максимальная доступная мощность (на основе SOC и динамической модели ячейки, BMS оценивает максимальную мощность разряда)

    Выравнивание (BMS определяет, какие ячейки нуждаются в особом заряде для поддержания баланса упаковки).

    Эта процедура требует хорошей математической модели ячейки, которая может позволить оценить все соответствующие величины. Оценка SOH, в частности, включает уменьшение емкости батареи, уменьшение мощности и саморазряд. Параметры клеточной модели должны быть скорректированы с учетом старения клеток [16, 17].

    Управление температурным режимом аккумулятора также имеет решающее значение для срока службы аккумулятора, срока службы и производительности автомобиля. Температура аккумулятора влияет на доступность разрядной мощности (для пуска и разгона), энергии и прием заряда во время рекуперации энергии от рекуперативного торможения.Эти факторы влияют на управляемость автомобиля и экономию топлива. Поэтому в идеале батареи должны работать в температурном диапазоне, оптимальном для работы и срока службы. Этот диапазон варьируется в зависимости от химического состава аккумуляторной батареи и обычно намного уже, чем указанный рабочий диапазон для транспортного средства (указанный производителем транспортного средства). Например, желаемая рабочая температура для свинцово-кислотного аккумулятора составляет от 25 до 45 ° C; однако указанный рабочий диапазон транспортного средства может составлять от –30 до 60 ° C [18].

    Для тепловых батарей, таких как ZEBRA и литий-металл-полимерных аккумуляторов (см. Главу 2), терморегулирование считается неотъемлемой частью аккумуляторного блока и было включено в конструкцию производителями аккумуляторов.Для батарей с температурой окружающей среды, например VRLA, Ni-MH и Li-ion, этот аспект изначально не был очевиден, но теперь электромобили и HEV с этими батареями также имеют эффективные системы терморегулирования (BTMS).

    Цель BTMS — заставить аккумуляторный блок работать при оптимальной средней температуре (с учетом срока службы и производительности) с равномерным распределением температуры в модулях и внутри блока. Однако BTMS должен соответствовать требованиям транспортного средства, указанным производителем: он должен быть дешевым, компактным, легким, легко упаковываемым и совместимым с местом нахождения в транспортном средстве.Он также должен потреблять низкую мощность, позволять блоку работать в широком диапазоне климатических условий (от очень холодных до очень горячих) и обеспечивать вентиляцию, если аккумулятор выделяет потенциально опасные газы.

    BTMS может использовать воздух (рисунок 5.15) или жидкость (рисунок 5.16). Система терморегулирования может быть пассивной (т.е. используется только окружающая среда) или активной (т.е. встроенный источник обеспечивает нагрев и / или охлаждение при низких или высоких температурах). Стратегия управления температурным режимом осуществляется с помощью электронного блока управления аккумуляторной батареей.

    Рисунок 5.15. Управление температурным режимом с помощью воздуха.

    Источник : Из исх. [18].

    Рисунок 5.16. Терморегулирование с использованием жидкости.

    Источник : Из исх. [18].

    Теплообмен с воздухом достигается за счет направления / продувки воздуха через модули батарей. Вместо этого теплопередача с жидкостью может быть достигнута: (а) через отдельные трубки вокруг каждого модуля; б) с оболочкой вокруг модуля; (c) погружение модулей в диэлектрическую жидкость для прямого контакта; и (d) размещение модулей на пластине с жидкостным обогревом / охлаждением (теплоотвод).При использовании трубок или рубашек теплоносителем может быть вода / гликоль или даже хладагенты, которые являются обычными автомобильными жидкостями. Если модули погружены в жидкий теплоноситель, жидкость должна быть диэлектрической, например на основе кремния или минеральных масел, во избежание коротких замыканий.

    При одинаковой скорости потока скорость теплопередачи для большинства практичных жидкостей с прямым контактом, таких как масло, намного выше, чем с воздухом из-за более тонкого пограничного слоя и более высокой теплопроводности жидкости.

    Современные HEV, например Toyota Prius и Honda Insight, используют воздух кабины для охлаждения и обогрева блока: в этом случае окружающий воздух нагревается и охлаждается системой кондиционирования (AC) (рис. 5.15B).

    Как показано на рисунке 5.16D, окружающий воздух может использоваться для отвода тепла в пассивной жидкостной системе; однако это возможно только в том случае, если температура окружающей среды находится в диапазоне 10–35 ° C. Вне этих условий активные компоненты, такие как испарители, нагревательные стержни, охлаждающая жидкость двигателя и т. Д., необходимы.

    Характеристики Ni-MH аккумулятора довольно чувствительны к температуре; следовательно, эти батареи нуждаются в более активном контроле управления батареями. Это также очевидно из различных попыток использовать более эффективное жидкостное охлаждение для этих батарей. Литий-ионные аккумуляторы также нуждаются в хорошей системе терморегулирования из соображений безопасности и работы при низких температурах.

    Формирование энергоэффективных батарей | Analog Devices

    Аннотация

    Analog Devices предлагает комплексное решение для системы управления формированием батарей, основанное на единственном кремниевом кристалле AD8452.Благодаря точным характеристикам процесса формирования время формирования каждого элемента батареи может быть оптимизировано. Высокоэффективная функция рециркуляции энергии обеспечивает значительную экономию энергии при крупномасштабном производстве аккумуляторов.

    Введение

    Литий-ионное (Li-Ion) производство — это длительный процесс, как показано на рисунке 1. На первых трех этапах готовятся основные материалы (электроды, электролит, сепаратор и т. Д.) И собираются их в виде аккумуляторных элементов. Заключительный этап активирует ячейку и позволяет ячейке выполнять свои электрические функции.Процесс активации называется формированием батареи. Процесс сортировки обеспечивает единообразие элементов аккумуляторной батареи. Литий-ионные аккумуляторы с малой емкостью менее 5 А широко используются в портативном оборудовании, таком как портативные компьютеры и сотовые телефоны. Для них озабоченность производственной эффективностью отошла на задний план по сравнению с производственной стоимостью. Между тем, аккумуляторные батареи, используемые в транспортных средствах, имеют гораздо более высокую общую емкость, обычно в сотни ампер. Это достигается с помощью тысяч маленьких ячеек или нескольких батарей большой емкости.Для этого типа применения более важна консистенция элементов батареи, и поэтому процесс сортировки (для улучшения консистенции элемента) имеет решающее значение. В то же время энергоэффективность становится особенно важной как часть затрат на формирование батареи в производственном процессе. Было бы нелепо, если бы в этих экологически чистых транспортных средствах использовались батареи, произведенные таким образом, чтобы расходовать большое количество энергии.

    Рис. 1. Процесс производства литий-ионных аккумуляторов.

    Существует более качественный и эффективный процесс формирования / сортировки аккумуляторов с использованием одного кремниевого чипа, включающего прецизионный аналоговый интерфейс и понижающий-повышающий ШИМ-контроллер. Это решение обеспечивает точность лучше 0,02% и энергоэффективность более 90%. Кроме того, во время формирования и сортировки аккумуляторов, разряженная энергия может быть переработана для других аккумуляторов. Во многих существующих системах их батареи разряжены на резистивные нагрузки. Некоторые клиенты используют эту энергию для обогрева здания или просто для вывода горячего воздуха наружу.Хотя разрядка аккумуляторов на резистивную нагрузку является самым простым методом разрядки аккумуляторов, затраты быстро возрастают, когда необходимо подвергнуть большое количество аккумуляторов циклам зарядки / разрядки. Предлагаемая нами система обладает высокой одноканальной эффективностью, но ее реальная ценность заключается в ее способности рециркулировать энергию разряженных батарей с минимальными дополнительными сложностями. Такая архитектура может привести к экономии энергии более 40%.

    Одним словом, однокристальное решение на базе AD8452 предлагает следующие функции для процесса формирования / классификации батарей:

    • Меньшая стоимость батареи
    • Рециклинг энергии
    • Высокая энергоэффективность
    • Высокая точность испытаний

    Обзор производства литий-ионных аккумуляторов

    На рис. 1 показан процесс производства литий-ионных аккумуляторов.Формирование и тестирование аккумуляторов на этапе кондиционирования в конце производственной линии являются узкими местами процесса и оказывают наибольшее влияние на срок службы, качество и стоимость аккумуляторов.

    Формирование батареи — это процесс выполнения начального заряда / разряда элемента батареи. На этом этапе на электроде, в основном на аноде, образуется специальная электрохимическая межфазная фаза твердого электролита (SEI). Этот слой чувствителен ко многим различным факторам и существенно влияет на производительность батареи в течение срока ее службы.Формирование батареи может занять много дней в зависимости от химического состава батареи. Использование тока 0,1 C (C — емкость элемента) во время формирования очень типично, для полного цикла зарядки и разрядки требуется до 20 часов, что составляет от 20% до 30% от общей стоимости батареи.

    Электрические испытания могут использовать токи 1 C для заряда и 0,5 C для разряда, но каждый цикл по-прежнему требует около трех часов. Типичная последовательность испытаний требует нескольких циклов. Формирование / классификация аккумуляторов и другие электрические испытания могут иметь строгие характеристики точности с контролируемыми током и напряжением лучше, чем ± 0.02% в указанном диапазоне температур. В процессе сортировки электрохимические свойства аккумулятора стабилизируются. Согласно данным, записанным на этом этапе, элементы с аналогичным электрохимическим поведением будут сгруппированы вместе в модуль и / или блок. Таким образом можно было бы максимально повысить стабильность энергосистемы электромобиля. Точность измерения и контроля будет определять качество записей данных и, следовательно, будет иметь немаловажное влияние на работу всей системы питания от батареи.

    Другой проблемой для производства автомобильных аккумуляторов является энергоэффективность. Эффективность также должна быть высокой во время зарядки, и, если возможно, энергия должна быть повторно использована во время разрядки. Это не только поможет обеспечить соблюдение экологической политики, но и сэкономит затраты на крупномасштабное производство аккумуляторов, которое в настоящее время становится все более распространенным из-за роста применения электромобилей.

    Предлагаемое единственное кремниевое решение объединяет в одном корпусе прецизионный аналоговый интерфейс и повышающий-повышающий ШИМ-контроллер для решения проблем, упомянутых выше.Внутренние тонкопленочные согласующие резисторы помогают обеспечить точное и надежное считывание сигнала тока. Хорошо спроектированный аналоговый контур управления работает вместе со схемой управления ШИМ, чтобы обеспечить максимально возможное качество зарядки / разрядки. В результате высокая производительность снижает затраты на периодическую калибровку и техническое обслуживание системы, обеспечивая высокую эффективность преобразования энергии и повторного использования. И то и другое помогает контролировать стоимость всего процесса от материалов до производства и обслуживания.

    Формирование батарей и топологии систем тестирования

    Инженеры-конструкторы

    часто используют линейные регуляторы, чтобы легко удовлетворить требования к точности формирования и тестирования батарей, используемых в портативном оборудовании, при одновременном снижении эффективности. На более крупных батареях этот подход приводит к проблемам с управлением теплом и снижению эффективности из-за температурного дрейфа.

    Большое количество ячеек, используемых в электрических / гибридных транспортных средствах, которые все должны быть хорошо согласованы, предъявляет еще более строгие требования к точности, что делает коммутационные топологии очень привлекательным вариантом.В таблице 1 показано сравнение различных категорий ячеек с точки зрения мощности и конечной функции.

    Характеристика HEV EV PE
    Максимальный расход 20C 5C 3C
    Оценка SOC Очень точная Точная Неочищенная
    Прогнозирование доступной мощности Да Да Нет
    Только непрерывный заряд
    Оценка SOH Обязательно Обязательно Не обязательно
    Срок службы 10–15 лет 10–15 лет & lt; 5 лет
    Таблица 1. Сравнение линейных и коммутационных систем
    Размер батареи Малый Средний Большой
    Емкость (Ач) <5 от 10 до 15 от 30 до> 100
    Приложения Портативные устройства, такие как сотовые телефоны, видеокамеры и др. Портативный компьютер HEV, EV, скутер
    Количество каналов в системе ~ 512 ~ 768 от 16 до 64
    Технические требования Низкий дрейф по температуре и времени Более высокая точность по температуре и времени Высочайшая точность по температуре и времени; текущий обмен
    Топология системы Линейный или переключающий; тенденция к переключению
    Коммутация; более высокая эффективность; предпочтительна рециркуляция энергии

    На рисунке 2 показана одноканальная система, построенная на новом интегрированном кремниевом чипе ADI, AD8452.Это однокристальное решение позволяет легко конфигурировать систему с различными ступенями мощности. Аналоговая входная часть AD8452 измеряет и обрабатывает сигналы напряжения и тока в контурах. Он также имеет встроенный генератор ШИМ, настраиваемый для работы в понижающем или повышающем режимах. Интерфейс между аналоговым контроллером и генератором ШИМ состоит из аналоговых сигналов с низким импедансом, которые не страдают от джиттера, вызывающего проблемы в цифровом контуре. Выходной сигнал контуров постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV) определяет рабочий цикл генератора ШИМ, который управляет силовым каскадом MOSFET через ADuM7223.Когда режим меняется с заряда на разряд, полярность входного усилителя внутри AD8452, который измеряет ток батареи, меняется на противоположную. Переключатели внутри усилителей CC и CV выбирают правильную схему компенсации, а AD8452 переключает свой выход ШИМ в режим повышения. Вся эта функция управляется одним выводом и стандартной цифровой логикой. В этой реализации АЦП высокого разрешения AD7173-8 контролирует систему, но не является частью контура управления. Скорость сканирования не связана с производительностью контура управления, поэтому один АЦП может измерять ток и напряжение на многих каналах в многоканальных системах.Это верно и для ЦАП, поэтому недорогой ЦАП, такой как AD5689R, может управлять несколькими каналами. Кроме того, одному процессору необходимо только установить уставки CV и CC, режим работы и служебные функции, поэтому он может взаимодействовать со многими каналами, не становясь узким местом в производительности контура управления. Система, сконфигурированная с батареей 4 В и максимальным током 20 А, обеспечивает эффективность выше 90% и типичную точность при температуре выше 25 ° C ± 10 ° C: 90 ppm для токовых контуров и 51 ppm для контуров напряжения.Переход от CC к CV происходит без сбоев и происходит в течение 500 мкс. Для нарастания тока с 1 А до 20 А требуется менее 150 мс. Это число может быть намного быстрее в зависимости от конфигурации. Пользователи должны будут найти компромисс, например, между временем нарастания и низкими текущими характеристиками, чтобы решить, насколько быстро они хотят, чтобы линейное нарастание было. Эти характеристики идеально подходят для производства и тестирования автомобильных аккумуляторов. На рисунке 3 в качестве примера показан КПД в режиме CC-разряда при 10 A и 20 A. Полные результаты испытаний доступны непосредственно в ADI.

    Рис. 2. Одноканальная система, построенная на AD8452.

    Рисунок 3. Результаты тестов энергоэффективности системы.

    Снижение стоимости батареи

    Задача снижения стоимости аккумуляторов требует решения всего производственного процесса. Описанная здесь система обеспечивает более дешевое формирование батарей и тестовые системы без ущерба для производительности. Повышенная точность позволяет сокращать и сокращать циклы калибровки, что приводит к увеличению времени безотказной работы.Кроме того, более простая конструкция и меньшие размеры компонентов силовой электроники в результате более высоких частот переключения также способствуют снижению стоимости системы. Каналы также можно комбинировать для вывода более высоких токов с минимальными усилиями. Этот подход также минимизирует затраты на разработку программного обеспечения, выполняя все управление в аналоговой области, устраняя необходимость в сложных алгоритмах. Наконец, рециркуляция энергии в сочетании с высокой эффективностью системы значительно снижает текущие эксплуатационные расходы.

    Переработка энергии

    По сравнению с архитектурой, разряжающей батареи в резистивные нагрузки, система, построенная на AD8452, может управлять напряжением и током батареи, передавая эту энергию обратно в общую шину, где другие группы батарей могут использовать ее для своих циклов зарядки.Каждый канал батареи может находиться в режиме зарядки, потребляя энергию из шины постоянного тока, или в режиме разряда, возвращая энергию в шину постоянного тока. Простейшие системы включают однонаправленный источник питания переменного тока в постоянный, который может передавать ток только из сети переменного тока в шину постоянного тока, как, например, система на рисунке 4. Это означает, что система должна быть тщательно сбалансирована, чтобы гарантировать чистый ток от сети. источник питания переменного тока в постоянный всегда положительный. Подача в шину постоянного тока большего количества энергии, чем потребляется каналами зарядки, может привести к увеличению напряжения на шине и, возможно, к повреждению некоторых компонентов.

    Рис. 4. Система тестирования батарей с рециркуляцией энергии от ячейки к ячейке.

    Двунаправленный преобразователь переменного тока в постоянный решает эту проблему, возвращая энергию в сеть переменного тока, как показано на рисунке 5. В этом случае все каналы могут быть установлены сначала в режим зарядки, а затем в режим разряда, возвращая ток обратно. к сетке. Это требует более сложного преобразователя переменного тока в постоянный, но обеспечивает дополнительную гибкость для конфигурации системы, и нет необходимости тщательно балансировать токи заряда и разряда, чтобы гарантировать чистый положительный ток от источника питания.

    Рис. 5. Система тестирования аккумуляторных батарей с рециркуляцией энергии от сети переменного тока.

    с эффективностью утилизации энергии

    Чтобы дополнительно проиллюстрировать преимущества рециркуляции энергии, рассмотрим комплект из двух батарей 3,2 В, 15 А. Эти батареи могут хранить около 48 Втч. Чтобы зарядить полностью разряженную батарею, предполагая, что эффективность зарядки составляет 90%, система должна обеспечивать примерно 53,3 Втч энергии для каждой батареи. В режиме разряда система удаляет 48 Втч, либо преобразовывая энергию в тепло в резисторе, либо возвращая ее обратно в шину.Если нет утилизации, для зарядки обеих батарей требуется примерно 107 Втч. Однако, если система может перерабатывать энергию с эффективностью 90%, 43,2 Втч первой батареи теперь доступны для зарядки второй батареи. Как упоминалось ранее, система может заряжаться с эффективностью 90%, поэтому ей снова потребуется 53,3 Втч, но 43,2 Втч поступает от разряженной батареи, поэтому мы должны предоставить только дополнительные 10,1 Втч для общей требуемой энергии в 63,4 Втч. Это приводит к экономии энергии более 40%.В реальной производственной среде сотни ячеек помещаются в разные лотки по мере их прохождения производственного процесса, поэтому это не увеличит общее время производства, если настроить каждый лоток как группу в режиме зарядки или разрядки.

    Заключение

    Импульсный источник питания обеспечивает высокопроизводительное и экономичное решение для современного производства аккумуляторных батарей. AD8452 упрощает конструкцию системы с точностью системы выше 0,02%, энергоэффективностью выше 90% и возможностью повторного использования энергии для экономии более 40% энергии по сравнению с этими системами, тратит разряженную энергию впустую вместо того, чтобы повторно использовать ее для зарядки других батарей.Это помогает решить проблему узких мест в производстве аккумуляторных батарей и делает гибридные и электромобили экологически чистыми, начиная с их производственного процесса.

    Исследователи используют ферроэлектрический стеклянный электролит в электрохимической ячейке для создания батарей — ScienceDaily

    Новый тип батареи сочетает в себе отрицательную емкость и отрицательное сопротивление в одной ячейке, что позволяет ячейке самозаряжаться без потери энергии, что имеет важные последствия. для длительного хранения и повышения выходной мощности аккумуляторов.

    Эти батареи могут использоваться в чрезвычайно низкочастотной связи и в таких устройствах, как мигающие огни, электронные звуковые сигналы, генераторы, управляемые напряжением, инверторы, импульсные источники питания, цифровые преобразователи и функциональные генераторы, и, в конечном итоге, для технологий, связанных с современными компьютерами.

    В обзоре Applied Physics Reviews от AIP Publishing Хелена Брага и ее коллеги из Университета Порту в Португалии и Техасского университета в Остине сообщают о создании своей очень простой батареи с двумя разными металлами, такими как электроды и литиевым или натриевым стеклом. электролит между ними.

    «Стеклянный электролит, который мы разработали, был богат литием, и поэтому я подумал, что мы можем сделать батарею, в которой электролит будет питать оба электрода ионами лития при зарядке и разряде без потребности в металлическом литии», — сказал Брага.

    Эта работа важна, потому что она объединяет теорию, лежащую в основе всех твердотельных устройств, таких как батареи, конденсаторы, фотоэлектрические элементы и транзисторы, в которых различные материалы в электрическом контакте проявляют свойства комбинированного материала, а не индивидуальные. материалы.

    «Когда одним из материалов является изолятор или диэлектрик, например, электролит, он локально изменяет свой состав с образованием конденсаторов, которые могут накапливать энергию и выравнивать уровни Ферми внутри устройства», — сказал Брага.

    В аккумуляторе разность потенциалов холостого хода между электродами возникает из-за электрической необходимости выравнивания уровней Ферми, мера энергии наименее удерживаемых электронов в твердом теле, которая также отвечает за полярность электродов.Химические реакции происходят позже и питаются этой электрической потенциальной энергией, хранящейся в конденсаторах.

    «Наши электрохимические элементы, которые в принципе проще аккумуляторов, полностью ориентированы на самоорганизацию, которая является субстанцией жизни», — сказал Брага.

    Чтобы способствовать более устойчивому миру, самоциклирование можно остановить или смягчить, не допуская скачка уровней Ферми или настроив возникновение отрицательного сопротивления.

    «Этого можно добиться, используя отрицательный электрод из того же материала, что и положительные ионы электролита», — сказал Брага.«Это дает начало устройству, которое самозаряжается без самоциклирования — увеличивая запасенную в нем энергию — в отличие от естественной деградации электрохимического процесса, который заставляет запасенную энергию уменьшаться за счет рассеивания тепла. Последнее имеет применения во всех устройствах хранения энергии, таких как батареи и конденсаторы, и может существенно повысить их автономность ».

    История Источник:

    Материалы предоставлены Американским институтом физики . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *