باتری خودرو

باتری خودرو

 

تاریخچه

اختراع چرخ نقطه عطفی بود در جهت طراحی و ساخت خودرو . نخستیننشانه‌ها از اختراع چرخ مربوط می‌شود به 3500 سال قبل از میلاد مسیح. نیاز انسان بهارتباطات و ایجاد شبکه‌های حمل و نقل یکی از موفقیت‌های اساسی در یکصد سال اخیراست. چیزی که در روزهای اولیه برای تولید ‌کنندگان اهمیت داشت عمدتا تولیدماشینهایی بود که حرکت کنند. امروزه راحتی و آسایش راننده و مسافرینش از اهمیتزیادی برخوردار است.

ماشین مدرن با صدها قسمت فعالش، مکانیسم پیچیده ای استو نوجوانان تحت تاثیر ماشین چه حقیقی باشد و چه اسباب بازی شگفت زده می‌شوند ، ازاینرو اتومبیل صرفا یک وسیله مسافرت نیست بلکه وسیله‌ای جهت سرگرمیاست.

تاریخ اتومبیل در قرن حاضر از پیشرفت‌ها و بدعت‌های دائمی برخورداربوده‌است.
از میان لیست بسیار طویل یک مورد باتری خودرو است. برای اینکه پساز مکش و تراکم ،عمل احتراق انجام شود نیاز به جرقه الکتریکی شمع می‌باشد. در نتیجه برای بوجود آمدناین جرقه به تجهیزاتی چونباتری،کابل،استارت،دینام،کوئل،دلکو،وایر،شمعوسوئیچنیاز است.

باتری خودرو

 

باتری ها

باتری ها مولد هایی هستند که انرژی شیمیایی را تبدیل به انرژی الکتریکی میکنند .

باتری ها معمولا از کنار هم قرار دادن حداقل دو صفحه فلزی ( یا آلیاژیی) متفاوت در داخل یک محلول شیمیایی بوجود می آیند. یکی از این دو صفحه دارای خاصیت الکترون دهی بیشتر(مثبت یا آند) و دیگری دارای خاصیت الکترون گیری بیشتر(منفی یا کاتد ) میباشد . محلول شیمیایی که باعث ایجاد ارتباط بین این دو صفحه میگردد ، الکترولیت نامیده میشود.

 

دسته بندی باتری ها

باتریها را به روشهای مختلف دسته بندی می کنند در ادامه مهمترین روشهای دسته بندی آمده است.

 

از نظر حالت الکترولیت :

باتری خشک(dry) الکترولیت این نوع باتری ها جامد می باشند مانند باتریهای قلمی،

باتری تر(wet) دارای الکترولیت مایع می باشند مثل باتریهای مورد استفاده در خودرو ها

توجه : امروزه نوعی باتری ها به بازار ارائه شده که الکترولیت آن نه کاملا جامد مانند باتری قلمی و نه مایع مانند باتریهای متداول خودروها ، الکترولیت این باتری ها مانند ژل می باشند به این باتری ها ، باتری های با مراقبت کم (free-maintenance) یا (low-maintenance) نامیده می شوند . البته شاید بتوان آنها را در دسته باتری های خشک قرار داد.

 

از نظر جنس الکترولیت و صفحات :

باتریسربی- اسیدی(lead acid(،باتری نیکل- کادمیوم(Nickel-cadmium)، باتری هوا- روی(zinc-air) ، باتر آلکالاین (alkaline)....

معمولا باتریهای خودرو ها از نوع باتری های سربی- اسیدی می باشند و دلایلش این است که اولا هزینه ساخت آن کمتر از انواع دیگر است و ثانیا محدوده دمایی مناسب برای بهترین کارایی آن نسبت به سایر باتریها گسترده تر است ، آمپر و ولتاژ آن نیز در آن محدوده دمایی مناسب می باشد. از این پس منظور ما از عبارت باتری همان باتری سربی اسیدی می باشد.

 

جدول زیر میزان تولید ولتاژ انواع باتری ها در هر خانه باتری را نشان می دهد

نوع باتری

سربی- اسیدی

نیکل- کارمیم

نیکل- آهن

سریم- گوگرد

ولتاژ هر خانه باتری          

2v 

1.2v

1.2v

2v

همانطور که ملاحظه می گردد باتریهای سربی اسیدی و باتریهای سدیم گوگرد بیشترین میزان تولید ولتاژ را در هرخانه باتری را دارا می باشند اما تولید باتریهای سربی اسیدی ارزان تر از باتری های سدیم گوگرد می باشند (سرب نسبت به سایر فلزات ارزان تر است )بنابرین این نوع باتری در خودرو ها متداول می باشد.

 

 

چرا خودرو ها به باتری نیازمندند؟

تامین برق مورد نیاز در زمانی که موتور خاموش است تامین برق لازم جهت استارتر کمک به سیستم شارژ در زمانی که تعداد مصرف کننده ها بالا می رود ( و آمپر مصرفی زیاد می شود).

 

باتری های سربی اسیدی

همانطور که گفته شد متداول ترین نوع باتری برای خودروها ، باتریسربی اسیدی می باشد. صفحه مثبت از جنس دی اکسید سرب ( به آن پر اکسید سرب نیز میگویند) (PbO2) و صفحه منفی از جنس سرب (Pb) میباشد . الکترولیت آن اسید سولفوریک رقیق شدهبا آب (H2SO4+H2O) میباشد.

 

 

عملکرد باتریهای سربی اسیدی

تصاویر زیر بطور خلاصه عملکرد باتری را در زمانهای مختلف نشان می دهد

 

تجزیه :

O2از PbO2 جدا می شود

H2ازH2SO4جدا می گردد

 

ترکیب :

O2 با 2H2ترکیب می شود و در نهایت 2H2Oمی دهد .

Pbصفحه مثبت با SO4ترکیب شده و PbSO4 می دهد.

Pbصفحه منفی با SO4ترکیب شده و PbSO4 می دهد

صفحه مثبت و منفی هر دوتبدیل به PbSO4می شود.

الکترولیت تبدیل به H2O (آب) می شود.

 

تجزیه :

PbSO4صفحه مثبت و منفی به Pb با دو بار مثبت و SO4 با دو بار منفی تجزیهمی شود .

H2O به 2H با بار مثبت و O با دو بار منفی .

 

ترکیب :

Pbصفحه مثبت بادو تا O ترکیب شده و PbO2 می دهد.

SO4صفحات مثبت و منفی با 2H ترکیب شده و H2SO4 می دهد

و در نهایت دوباره همان حالت اولیه پس از شارژ شده باتری بوجود می آید.

 

 

 

اجزای یک باطری

این اجزا عبارتند از :

پوسته.................................................. Batterycase

درپوش باتری....................................Battery cover

در خانه باتری.............................................Vent cap

قطب های باتری.............................. Terminalpost

خانه باتری.............................................Batterycell

صفحه های مثبت.............................. Positiveplate

صفحه های منفی ........................... Negativeplate

صفحه های عایق .................................... Separator

الکترولیت............................................... Electrolyte

شانه نگهدارنده صفحات............... Plate connector

پلاک باتری................... Batteryinformation label

نشان دهنده شارژ باتری...................Gravity indicator

نشان دهنده سطح الکترولیت..............chargingleveler

بعضی از این اجزا در تمامی باتربها استفاده نمی شوند . مثلا نشان دهنده شارژ بودن باتری و نشان دهنده سطح الکترولیت

 

اجزا دو نوع باتری

 

 

تشخیص قطبهای باتری از یکدیگر

قطب مثبت قطورتر از قطب منفی است.

قطب مثبت با علامت (+) و قطب منفی با علامت (-) مشخص شده‌است.

قطب مثبت با علامت POS یعنی مثبت و قطب منفی با NeG یعنی منفیمشخص می‌شود.

 

شارژ باتری خودرو

چگونه می توان فهمید باتری شارژ است

معمولا 3 روش برای این کار وجود دارد :

1-استارت زدن

ابتدا باید کاری کرد که در اثر استارت زدن باتنری روشن نشود( مثلا وایر مرکزی کویل به دلکو جدا شود ) سپس در حدود 15 ثانیه استارت زده شود . اگر درطول این مدت استارت به راحتی خورده شود . باتری شارژ است.

توجه : در این آزمایش باید از سلامت موتور و استارت مطمئن شده سپس آزمایش را انجام داد.

 

2-استفاده از هیدرومتر یا اسید ‌سنج باتری

هیدرو متر یا غلظت سنج ( چگالی سنج ، جرم حجمی سنج) وسیله ایست که میزان جرم حجمی آب باتری را نشان میدهد.

 

هیدرومتر شامل یک کپسول می باشد که با ورود الکترولیت به هیدرومتر شناور می شود.این کپسول مدرج شده است و اعداد روی آن معمولا بین 1200 تا 1300 (کیلوگرم بر متر مکعب) یا 2/1تا 3/1(گرم بر سانتی متر مکعب ) می باشد. همانطور که قبلا در بخش الکترولیت باتری ذکر شد عدد استاندارد در دمای 15 درجه سانتی گراد 1280 کیلوگرم بر متر مکعب ( 28/1 گرم برسانتی متر مکعب ) می باشد . جدول زیر محدوده عددی برای تشخیص شارژ بودن باتری را نشان می دهد.

درصد شارژ در دمای 80°F (26.7°C)

چگالی الکترولیت

بر حسب

گرم بر سانتیمتر مکعب

Electrolyte Freeze Point

75% تا 100%

1.27 … 1.29

-77°F
(-67°C)

50% تا 75%

1.23 … 1.25

-10°F
(-23°C)

25% تا 50%

1.11 … 1.25

15°F
(-9°C)

DISCHARGED

1.120

یا کمتر

20°F
(-7°C)

برای سهولت در خواندن هیدرومتر معمولا روی کپسول با سه رنگ مشخص می شود

رنگ سبز به عنوان محدوده شارژ

رنگ زرد یا سفید به عنوان محدوده نیمه شارژ

رنگ قرمز به عنوان محدوده دشارژ

هیدرومتر از یک لوله استوانه‌ای که یک سر آنبه لوله باریک لاستیکی و سر دیگر آن به یک گوی لاستیکی توخالی وصل می‌باشد، تشکیلشده‌است. داخل محفظه شیشه‌ای ، یک کپسول شناور قرار گرفته که به صورتسبز،سفید،قرمزرنگ آمیزی شده‌است و به صورتچگالی اسید درجهبندی شده‌است.

برای تعیین غلظت مایع داخل باتری یا ظرفاسید، ابتدا باید گوی پلاستیکی را فشارداده تا هوای آن خارج شود و سر باریک لاستیکی هیدرومتر را داخل ظرف باتری قرار دادو سپس گوی لاستیکی را رها می‌کنیم. مقداری از مایع داخل ظرف یا باتری وارد محفظهشیشه‌ای می‌شود. کپسول مدرج طبققانون ارشمیدس در مایع ، شناور می‌ماند. هر چه مایع رقیق تر باشد کپسول در آن بیشترفرو رفته و هر چه غلیظ تر باشد برعکس.

اگر محلول داخل باتری پس از شارژ کامل دارایغلظتکمتر از حد معمول است، با اضافه ‌کردناسید به محلول این عیب را بر طرف کنید.

اگر محلول داخل باتری پس از شارژ کامل دارای غلظت بیشتر از حد معمول است، بااضافه ‌کردنآب مقطر این عیب را برطرف کنید.

 

3-آزمایش مدار باز

چراغهای جلو را برای چند دقیقه روشن کنید سپس آنرا خاموش کنید

ولت متر را مطابق شکل به باتری متصل کنید

 

عدد ولت را بخوانید. ولتاژ 12.6 نشانه شارژ بودن باتری و 12 نشانه دشارژ بودن باتری است.

 

 

شارژ کردن باتری

باتری ها را می توان به 2 روش شارژ کرد .یکی شارژ کند (معمولی )و دیگری شارژ تند (سریع)

در شارژ کند مقدار کمی آمپر به باتری داده می شود در عوض مدت زمان زیادی طول می کشد تا باتری شارژ شود.در شارژ سریع برعکس مقدار زیادی آمپر درمدت کوتاهی به باتری داده می شود تا پر شود.

توجه : شارژ کند بهتر از شارژ سریع است چون احتمال صدمه دیدن صفحات باتری کمتر است . از شارژ سریع فقط برای شرایط خاص استفاده می شود ( دستگاه آن نیز با دستگاه شارژ کند متفاوت است )

 

شارژ کند

این نوع دستگاه شارژ دارای 2 سلکتور (کلید چرخشی )یکی برای آمپر و دیگری برای ولتاژ می باشد بعلاوه یک نشان دهندهنیز برای هر کدام ( ولتاژ و آمپراژ ) لازم است .

توجه : اکثر دستگاه های شارژر ایرانی فقط دارای یک نشان دهنده (آمپر ) میباشند البته برخی از آنها ظاهرا دارای نشان دهنده ولتاژ نیز هستند منتها اگر خوب دقت کنید ، می بینید که این نشاندهنده ولتاژ ورودی ( 220 ولت ) را نشان می دهند نه آنچه ما لازم داریم ( ولتاژ خروجی). دستگاه دارای 2 خروجی یکی مثبت و دیگری منفی و یک کلید اصلی و یک فیوز نیز میباشد.

 

روش کار :

در تمام خانه های باتری را جدا کنید . سطح الکترولیت هر خانه کنترل شود و اگر کم است فقط آب مقطر به آن اضافه شود .مثبت و منفی دستگاه را به قطبهای مثبت و منفی باتری متصل شود.

توجه : قبل از روشن کردن دستگاه به صحیح بودن اتصال ها توجه شود . ( مثبت به مثبت و منفی به منفی )

باید ولتاژ خروجی دستگاهحدودا 20% بیشتر از ولتاژ باتری انتخاب شود ( مثلا برای شارژ باتری 12 ولتی حدودا 14 ولت ).آمپر خروجی دستگاه باید در حدود یک دهم آمپر-ساعت یا یک شانزدهم ظرفیت ذخیره یا یک چهلم تست در شرایط سرد انتخاب شود. ( مثلا اگر آمپر-ساعت باتری 60 است باید آمپر خروجی 6 انتخاب شود ) پس از شارژ کامل عدد آمپر به صفر نزدیک می شود که نشانه شارژ کامل باتری است.

توجه : اگر به محض روشن کردن دستگاه در یکی از خانه ای باتری جوششی مشاهده شود نشانه خراب بودن آن خانه باتری است.

نکته : اگر باتری کاملا دشارژ باشد برای شارژ مجدد حدود 8 تا 12 ساعت زمان لازم است.

 

 

شارژ سریع

مانند روش قبل منتها این نوع دستگاه توانایی خروج آمپر بالای100 A را دارد . زمان شارژ در این نوع بین نیم تا یک ساعت میباشد.

 

 

 

نگهداری باتری و آزمایشات مربوطه

بررسی های ظاهری در یک نگاه

سطح الکترولیت به طور مرتب کنترل شود ( هرچه هوا گرم تر فاصله بازدید ها کوتاه تر)

اگر بدنه باتری چرب یا کثیف یا خیس شده حتما باآب ولرم شسته شود سپس کاملا خشک شود چون ممکن است باعث برق دزدی شود.آزمایش زیر وجود برق دزدی در مدار را نشان می دهد.(ولتاژ باید کمتر از 5/0 ولت و آمپر باید کمتر از 20 میلی آمپر باشد )

مطابق شکل اختلاف ولتاژ بین قطب و بست را بررسی کنید . این اختلاف باید صفر باشد.

هیچگاه دو قطب باتری را با پیچ گوشتی و کابل و .... به یکدیگر متصل نکنید چون علاوه بر صدمه زدن به صفات باتری ممکن است باعث ترکیدن باتری شود.

محل اتصال قطب ها و بست هاباید کاملا تمیز و بدون رسوب و سولفاته شدن باشد مطابق شکل می توان آنها را تمیز کرد.

 

اگر زمان استارت زدن طولانی باشد صفحات باتری صدمه می خورد.

برای جلوگیری از سفیدک زدن ( سولفاته کردن ) قطب های باتری می توان پایه قطب ها ( محل تماس قطببا درپوش ) را با مقداری گریس چرب نمود. امروزه واشرهای لاستکی یا نمدی برای جلوگیری ازسفیدک زدن قطب ها درلوازم یدکی ها فروخته می شود.

زمان استفاده از باتری کمکی فقط و فقط باتری ها را بطور موازی به هم وصل کنید.

 

اتصال باتری کمکی جهت روشن کردن موتور اتومبیل

اگر نیاز به باتری کمکیدر اتومبیل باشد باید دقت کرد که به صورت موازی در مدار قرار گیرد. در صورتی که بهصورت سری در مدار بسته شود، ولتاژ زیاد به ادوات برقی اتومبیل ضربه وارد می‌سازد.

 

 

نگهداری باتری

مایع الکترولیت باتری بازدید شود. در صورتی که مقدار الکترولیت کم بود، آب مقطررا تا 10 میلیمتر بالای صفحات پر کنید.

بستهای نگهدارنده باتری محکم شود تا باتری هنگام حرکت اتومبیل ارتعاش پیدا نکندو دچار سانحه نشوند.

بستهای قطب مثبت و منفی را با آچار تخت سفت کرده و در صورتی که سولفاته شده بود، آنها را باز با آب جوش تمیز کرده و همچنین قطبهای باتری نیز تمیز شود. سپس ،بستها با آچار تخت محکم بسته شود.

 

 

انواع باتریها

دو نوع از رایج ترین انواع باتری اتومبیل عبارتند از : باتریهایی که به مراقبت کم

(LM =Low Maintanace) نیاز دارند یا غیر سیلد و باتریهای بدون نیاز به مراقبت

(FM =Free Maintanace) یا سیلد.

باتریهای با مراقبت کمتر (LM) دارای صفحه سرب آنتیموان/ کلسیم (دو آلیاژی یا هیبرید)

می باشند. در حالیکه باتریهای بدون نیاز به مراقبت دارای (MF) صفحه سرب کلسیم / کلسیم هستند.

باتری های بدون نیاز به مراقبت (MF) به مراقبت های پیشگیرانه کمتری نیازمندند، دارای عمری طولانی تر، شارژ سریعتر، مقاومت بیشتر در برابر شارژ بیش از حد (over charge)، کاهش خوردگی ترمینال ها و زمان مجاز جهت نگهدارى کالای (Shelf Life) طولانی تر هستند اما در برابر عیوب ناشی از دشارژ عمیق (Deep Discharge) به دلیل افزایش ریزش مواد فعال صفحات، سریعتر از کار می افتند.

در آب و هوای گرم پیشنهاد می شود که باتری غیر سیلد خریداری شود. به دلیل این که در یک باتری سیلد هنگامی که به آب نیاز است، نمی توان آب اضافه کرد و نمی توان غلظت ویژه آن را با هیدرومتر اندازه گرفت.

برخی سازندگان، نوع سوم باتری را به نام dual تولید کرده اند که از یک باتری استاندارد با سل های پشتیبان که در مواقع ضروری قابل سوئیچ کردن است، تشکیل شده است. پیشنهاد می شود با هزینه مشابه بهتر است که دو باتری را خریداری کنید و سپس آنهارا از هم جدا کنید. در آینده این انتظار می رود که باتریهای گرانتر دارای دریچه های تنظیم کننده

(valve regulated) (سلول های ژلی و جاذب های پشم شیشه ای) به کار برده شود. به دلیل این که کارخانه های تولید کننده اتومبیل خواهان افزایش مدت زمان گارانتی خود می باشند و همچنین مکان باتری ها را از زیر کاپوت اتومبیل (به دلیل محافظت از گرمای زیاد) به محل دیگری تغییر دهند.

برخی تولید کنندگان باتری هایی با استحکام بالا در مقابل لرزش زیاد یا باتری های از نوع RV را طراحی کرده اند تا اثرات لرزش طبیعی را کاهش دهند. اما برای لرزش های بیش از اندازه بهتر این است که از باتریهای تجاری (Commercial battery) و مخصوص استفاده کنیم.

باتریهای اتومبیل به منظور ایجاد جریان استارت اولیه با آمپر بالا (high initial cranking amp) (معمولاً برای 5 تا 15 ثانیه) برای روشن کردن موتور به صورتی خاص طراحی شده اند. در حالی که باتریهای با سیکل زیاد (deep cycle) یا باتری شناورهای دریایی

/ 0 نظر / 37 بازدید