آشنایی با باطری خودرو و عملکرد آن
*با ما (گروه بازرگانی فلاحی) همراه باشید.
معرفی باطری خودرو و عملکرد آن
یکی از مهم ترین قطعات خودرو باطری خودرو می باشد. عملکرد حیاتی باطری خودرو باعث می شود که اهمیت این قطعه بسیار قابل توجه باشد. برای این که هر یک از قطعات مختلف خودرو به طور دقیق کار کنند، یک نیروی زیاد لازم است تا این قطعات کار کنند. نیروی لازم برای این که قطعات آغاز به کار کنند از طریق باطری خودرو تامین می شود.
از زمانی که اولین خودرو های مدرن که بنزین سوز هستند تولید شدند، و احتراق داخلی در آن ها صورت می گیرد، نیروی لازم برای شروع به کار قطعات خودرو از انرژی الکتریکی تامین می شود. در مراحل ابتدایی تولید خودرو، از انرژی الکتریسیته برای آتش زدن سوخت موجود در خودرو استفاده می شد. بعد از مدتی صنعت خودرو سازی مواردی چون: استارت، بوق، چراغ و قطعات دیگری را به خودرو اضافه کرد. این قطعات اضافه شده به سیستم های مختلف برقی خودرو با استفاده از جریان برق کار می کنند.
باطری خودرو چگونه عمل می کند؟
در خودروهای تولید امروز، انواع مختلف سیستم وجود دارد که عملکرد پیچیده ای دارند، این سیستم ها شامل انواع مختلف مدارهای الکتریکی می باشند. وظیفه این مدارهای الکتریکی این است که انرژی مورد نیاز برای قطعات مختلف خودرو را تامین، ذخیره و سرانجام تقسیم می کند. این سیستم پیچیده دارای یک قطعه بسیار مهم و اصلی است که باطری خودرو نامیده می شود.
باطری خودرو الکتریسیته مورد نیاز برای فعالیت قطعات مختلف خودرو را تامین می کند، این قطعه منبع اصلی انرژی برق خودرو می باشد. این قطعه اصلی قابل شارژ است، در انواع مختلف تولید می شود، و با توجه به نیازهای خودرو در انواع متفاوت ولتاژ طراحی و عرضه می شود.
ویژگی های مهم باطری خودرو
باطری خودرو از قطعاتی می باشد که استهلاک ندارد و استفاده از آن بدون دردسر انجام می گیرد. این قطعه مهم در شرایط مختلف محیطی و آب هوایی مقاوم است و عملکرد مناسب دارد، بهترین کیفیت این قطعه در حدود چهار سال ماندگاری دارد و قابل کاربرد است. هر یک از انواع مختلف این قطعه طول عمر متفاوت دارند، بعد از مدتی استفاده نیز این قطعه سولفاته خواهد شد. برای افزایش طول عمر این قطعه یک سری مراقبت ها لازم است که باید انجام شود، عملکرد این قطعه بر عملکرد سایر قطعات خودرو نیز تاثیر دارد.
نقش باطری خودرو
اصلی ترین نقش باطری در بین قطعات خودرو این است که برق مورد نیاز این قطعات را تامین می کند. به طور کل می توان گفت نقش اصلی این قطعه این است که از طریق دینام الکتریسیته مورد نیاز در خودرو را تولید کند. مهم ترین وظایف این قطعه کاربردی شامل موارد زیر است:
آماده کردن انرژی مورد نیاز جهت استارت خودرو: در صورتی که خودرو خاموش باشد، هیچ گونه انرژی در موتور خودرو جهت شروع به کار قطعات و ایجاد احتراق، ذخیره نیست. در این هنگام وظیفه باطری خودرو این است که برق لازم برای استارت خودرو را با ولتاژ مورد نیاز تامین کند.
از دیگر وظایف باطری خودرو این است که انرژی موجود در موتور خودرو و سایر قطعات را ذخیره می کند. این انرژی برای مواقع ضروری مورد استفاده قرار می گیرد. مازاد تولید برق دینام این انرژی است که ذخیره می شود.
چراغ های موجود بر روی خودرو هم مانند سایر لامپ ها برای روشن شدن، نیاز به نیروی الکتریکی دارند. این نیروی الکتریسیته از طریق باطری خودرو تامین می شود.
از دیگر قطعات برقی موجود در خودرو سیستم پخش و چند رسانه می باشد. نیروی الکتریکی لازم برای این قطعات نیز از باطری تامین می شود.
سیستم تهویه خودرو که شامل مواردی چون: کولر، بخاری و … است به انرژی الکتریکی نیاز دارند. این انرژی از طریق باطری تامین می شود.
این موارد که اشاره شد، نشان می دهند باطری خودرو از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این قطعه ابعاد بزرگی ندارد و در قسمت زیر کاپوت قرار می گیرد. علاوه بر این موارد که اشاره کردیم؛ انرژی لازم برای فعالیت هشداردهنده ها و سایر تجهیزات و قطعات خودرو که برقی هستند از طریق باطری تامین می شود. با پیشرفت تکنولوژی مربوط به صنعت خودرو سازی، هر ساله بر تعداد سیستم های هشداردهنده و قطعات برقی موجود در خودرو افزوده می شود. با پیشرفت در تکنولوژی های مربوط به خودرو کیفیت انواع قطعات نیز افزایش می یابد.
باطری خودرو با توجه به این که عملکرد بسیار مهمی دارد از اجزای مختلف هم تولید می شود. در ادامه مقاله به بررسی اجزای مختلف این قطعه کاربردی می پردازیم.
اجزای باطری موجود در خودرو شامل چه مواردی هستند؟
باطری خودرو ها اغلب از نوع اسید هستند، ابعاد بزرگ ندارند اما نسبت به این ابعاد وزن زیادی دارند. به دلیل وجود اجزای باطری وزن آن زیاد است. هر یک از اجزای باطری وظیفه ای مشخص دارد و سرانجام ترکیب وظایف این اجزای مختلف عملکرد کلی باطری ی را تشکیل می دهند. امروزه باطری های اتمی و باطری های خشک از سایر باطری ها استفاده بیش تری دارند. اجزای تشکیل دهنده باطری مورد استفاده در خودرو شامل موارد زیر می باشد که به معرفی آن ها می پردازیم.
جعبه باطری
محفظه اصلی باطری که سایر اجزای تشکیل دهنده این قطعه مهم در آن قرار می گیرند، جعبه باطری نام دارد. جنس این محفظه به طور معمول از پلاستیک و پلی پروپیلن می باشد. در این جعبه خانه هایی به طور جداگانه تعبیه شده اند، کف این خانه ها برجستگی هایی به شکل پل قرار دارند، نقش این برجستگی ها این است که به عنوان تکیه گاه صفحه های باطری عمل می کنند. نقش این محفظه این است که ضربات و ارتعاشات را به کم ترین میزان می رساند و از رسیدن آسیب به صفحات و الکترولیت پیش گیری می کند.
درپوش باطری
جنس این درپوش نیز از جنس جعبه است. باطری نیز توسط همین درپوش مهر و موم می شود. این نوع درپوش دارای شش دریچه می باشد، روی این دریچه ها محل هایی برای تزریق الکترولیت قرار می گیرد. دریچه های موجود بر روی این درپوش دارای سوراخ های سوزنی می باشند. گازهای تولید شده بر اثر واکنش های شیمیایی که درون خانه های جعبه رخ می دهند، از طریق این سوراخ ها خارج می شوند.
ترمینال باطری
ترمینال ها که با نام بوشینگ های اتصال نیز شناخته می شوند، به عنوان واسط بین باطری خودرو و سیستم های برقی خودرو عمل می کنند. یکی از این بوشینگ های اتصال به کابل مثبت و یکی از آن ها به کابل منفی وصل می شود.
صفحات باطری
در بخش قبل گفتیم درون جعبه برجستگی هایی به شکل پل قرار دارند، صفحات باطری روی پل های موجود در این جعبه قرار می گیرند. این صفحات به قسمت بالای جعبه باطری نیز وصل هستند و در خانه های مخصوص به خود، جاساز شده اند. این صفحات از سه نوع مختلف ساخته شده اند و شامل صفحه های منفی، صفحه های مثبت و صفحه های عایق هستند. صفحه های منفی و صفحه های مثبت، از دو بخش جداگانه اسکلت اصلی و هم چنین ماده فعال تشکیل می شوند.
ماده فعال به عنوان چسب و خمیر باطری نیز شناخته می شوند. برای تولید این صفحات باطری خودرو، ابتدا اسکلت فلزی که وزن سبکی دارد و به حالت اسفنجی است تولید می شود، بعد از این ماده فعال بر روی این اسکلت قرار می گیرد. این صفحات به این دلیل به حالت اسفنجی تولید می شوند تا نفوذ الکترولیت درون آن ها به روش بهتر صورت گیرد.
تعداد صفحات منفی موجود در باطری به طور معمول از تعداد صفحات یک عدد بیش تر است. این موضوع یکی از دلایل مهم است که باعث می شود صفحات مثبت زودتر دچار خوردگی و تحلیل شوند و از بین بروند. صفحات باطری که هم قطب هستند از طریق قطعاتی به نام اتصال به یک دیگر وصل می شوند.
بررسی صفحات باطری خودرو
صفحات منفی
این صفحه دارای رنگ خاکستری می باشد و اسکلت آن از عناصری چون؛ سرب، کلسیم و آنتیموان می باشد. ماده فعال که بر روی این اسکلت قرار می گیرد از جنس اکسید سرب می باشد.
صفحات مثبت
اسکلت صفحه مثبت دارای رنگ قهوه ای تیره مایل به قرمز می باشد، جنس این اسکلت نیز مانند اسکلت صفحه منفی می باشد و از سرب، کلسیم و … ساخته می شود. اما جنس ماده فعال که برای ساخت آن به کار می رود از دی اکسید سرب می باشد.
صفحه عایق باطری
این صفحات از جنس پی وی سی، پشم شیشه و فایبرگلاس هستند. نقش این صفحات در باطری خودرو این است که به عنوان یک قطعه جدا کننده در بین صفحه های مثبت و منفی به کار می روند. استفاده از این صفحات عایق که به عنوان جدا کننده باطری شناخته شده هستند کمک به جریان موثر الکتریسیته است.
ماده فعال
از این ماده در بین اسکلت صفحات سه گانه باطری به صورت خمیری استفاده می شود. این ماده فعال در کوره های مخصوص خشک می شود. بعد از خشک شدن این ماده فعال الکترولیت ها به صفحات وصل می شوند، و زیر دستگاه شارژ کننده قرار داده می شوند، بعد از مراحل شارژ الکترولیت باطری آماده می شود و به بازار عرضه می گردد. در مراحلی که باطری مورد استفاده قرار می گیرد الکترولیت باطری ی تزریق می شود. این کار به طور معمول در باطری های اسید_ سرب انجام می گیرد، در باطری های اتمی نیاز به تزریق الکترولیت نیست.
الکترولیت باطری خودرو
الکترولیت که همان اسید باطری می باشد؛ محلول موجود در جعبه باطری خودرو است. این محلول شامل درصد مشخصی از سولفوریک اسید و آب مقطر است، این محلول بعد از ترکیب شدن خنک می شود و منفذ های درپوش که درون جعبه قرار دارد وارد می شود.
نشانگر باطری
این قطعه که درون باطری وجود دارد حالت های مختلف باطری را نشان می دهد. نشانگر باطری خودرو به شکل استوانه می باشد، درون باطری قرار می گیرد و یک گوی سبز رنگ درون آن تعبیه شده است. میزان چگالی این گوی به اندازه‌ای است که با میزان چگالی الکترولیت برابر باشد. سطح نشانگر استوانه ای از بیرون محفظه باطری قابل مشاهده می باشد، زمانی که چگالی الکترولیت باطری در اندازه مناسب باشد، گوی بر سطح نشانگر استوانه قرار می گیرد و رنگ سبز آن مشخص می شود.
در زمانی که چگالی الکترولیت به دلیل کم شدن اسید و زیاد شدن حجم آب، کاهش می یابد، گوی به سمت پایین تر می رود و رنگ سبز آن کم تر معلوم می شود. هنگامی که باطری به طور کامل شارژ باشد، سطح نشانگر استوانه به رنگ سیاه دیده می شود. در باطری های اسید_ سرب این نوع نشانگر استوانه ای دیده می شود. در باطری های خشک نوع نشانگر باطری به صورت نمایشگر می باشد؛ این نشانگر میزان شارژ باطری خودرو را در سه حالت مختلف با رنگ های سیاه، سبز و قرمز مشخص می کند.
قطب های باطری
قطب ها ی باطری خودرو از جنس سرب می باشند، یک قسمت از این قطب ها در بیرون از درپوش باطری قرار می گیرد و قسمت دیگر این قطب ها در مایع الکترولیت قرار می گیرد. قطب های باطری در بیرون از باطری در دو سمت جعبه باطری قرار می گیرند؛ این قطب ها به رنگ های قرمز و آبی دیده می شوند و دارای دو نوع منفی و مثبت هستند. قطب مثبت از قطب منفی باطری قطور تر می باشد، این قطب از باطری درون جعبه به صفحه مثبت وصل می شود، قطب منفی نیز به صفحه منفی متصل می باشد.
چگونگی عملکرد باطری خودرو
وقتی که استارت زده می شود باطری خودرو به مدار برق وصل می شود و شارژ می شود. الکترولیت به عنوان یک رابط بین قطب مثبت و منفی باطری نیروی شیمیایی را به نیروی الکتریسیته تبدیل می کند. بر اثر این واکنش الکترو شیمیایی انرژی حاصل می شود که ماده فعال که روی صفحات قرار دارد، به سولفات سرب تبدیل می شود. در طی تبدیل ماده فعال به سولفات سرب مولکول هیدروژن و مولکول اکسیژن آزاد می شود.
در مراحل بعدی بر اثر واکنش مولکول های هیدروژن و اکسیژن به آب تبدیل می شوند. در نتیجه این واکنش ها نیز توسط صفحات مثبت باطری الکترون آزاد می شود. از طرف دیگر صفحات منفی نیاز به وجود الکترون دارند و الکترون های آزاد شده از صفحات مثبت را دریافت می کنند. تبادل الکترون ها در بین صفحات مثبت و منفی باطری باعث ایجاد ولتاژ یا پتانسیل الکتریکی در دو سر باطری می شود.
ظرفیت ذخیره باطری چیست و چگونه عمل می کند؟
در بخش های قبل به این نکته اشاره کردیم که مهم ترین کار باطری خودرو این است که انرژی لازم برای فعالیت قطعات مختلف خودرو را در خود ذخیره می کند. هر زمان که در کار سیستم شارژ خودرو اختلال ایجاد شود و فعالیت آن به خوبی انجام نشود، این انرژی ذخیره شده مورد استفاده قرار می گیرد.
به حداقل توان باطری در تامین کردن برق و انتقال آن برای موارد ضروری، ظرفیت ذخیره باطری گفته می شود. در شرایط مختلف خرابی و نقص سیستم شارژ خودرو، در فصل زمستان و یا در شب ها، این ظرفیت ذخیره باید قابلیت تامین انرژی برای مواردی چون جرقه و احتراق، برق لازم برای چراغ های جلو و انرژی لازم برای برف پاک کن را تامین کند. در صورتی که خودرو به سیستم گرم کن شیشه مجهز باشد، در شرایط ضروری که سیستم شارژ دچار اختلال باشد، ذخیره باطری انرژی لازم برای این سیستم را تامین می کند.
انرژی مورد نیاز برای استارت خودرو نیز از بخش ظرفیت ذخیره باطری آماده می شود. باطری خودرو در صورتی که از سلامت فنی برخوردار باشد قابلیت استفاده از کل ظرفیت خود را دارد. ظرفیت ذخیره باطری مورد نیاز برای مواردی که به آن ها اشاره کردیم در خودرو های مختلف متفاوت است، خودرو ساز رقم مربوط به ظرفیت ذخیره باطری را در اطلاعات باطری مشخص می کند.
معرفی انواع باطری و ویژگی های آن ها
در بازار انواع مختلف باطری خودرو تولید می شود؛ در میان انواع مختلف باطری دو مورد از آن ها بیش تر مورد استفاده قرار می گیرند، که به بررسی آن ها می پردازیم.
باطری های اسیدی
این نوع باطری ها با عنوان LM نیز مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع باطری ها از حساسیت بیش تری برخوردار هستند و در مقایسه با انواع دیگر باطری به مراقبت بیش تری احتیاج دارند. در شرایط آب و هوای گرم از این نوع باطری بیش تر استفاده می شود، زیرا هنگام استفاده از این نوع باطری ها در صورت لزوم می توانید به آن ها آب اضافه کنید.
صفحات باطری های اسیدی از آلیاژ کلسیم و آنتیموان و سرب ساخته می شود. این نوع باطری ها در دسته باطری های قدیمی قرار می گیرند و برای تولید آن ها هزینه کم تر صرف می شود، هم چنین هزینه خرید این باطری ها برای خریداران کم است و استفاده از آن ها رایج تر است.
باطری های اتمی
این باطری ها با نام اختصاری FM نیز در بازار عرضه می شوند. این نوع باطری ها از حساسیت کم تری برخوردار هستند و نیاز به مراقبت های خاصی ندارند. مقاومت این نوع باطری ها در هنگام شرایط اور شارژ یا همان شارژ بیش از حد نیز زیاد است. باطری های اتمی در مقایسه با انواع دیگر باطری ها سریع تر شارژ می شوند و طول عمر بیش تری دارند.
بنابراین عمر مجاز برای به کارگیری این نوع باطری ها بیش تر است. صفحات مربوط به باطری های اتمی که همان باطری های غیر سیلد هستند، از آلیاژ کلسیم_ کلسیم و عنصر سرب تشکیل می شوند. در تولید این نوع باطری ها از اسید استفاده نمی شود، ماده فعال در آن ها به صورت خشک و جامد استفاده می شود، هنگام شارژ عمیق ماده فعال از صفحات جدا می شود، به این دلیل در هنگام شرایط شارژ این باتری ها دیگر قابلیت استفاده شدن ندارند، دچار آسیب می شوند و باید تعویض شوند.
باطری خودروهای برقی
تمام ویژگی ها و عملکردهای ذکر شده در بخش های بالا مربوط به خودروهایی می باشد که دیزلی هستند و دارای احتراق داخلی بنزین می باشند. باطری هایی که برای خودروهای برقی و هیبریدی مورد استفاده قرار می گیرند دارای ویژگی و عملکرد متفاوت می باشند. باطری هایی که در خودروهای برقی مورد استفاده قرار می گیرند، علاوه بر این که منبع انرژی موتور خودرو هستند به عنوان پمپ سوخت رسان هم عمل می کنند. به دلیل این عملکردهای متفاوت ساختار متفاوتی هم نسبت به سایر باطری ها دارند.
در خودروهایی که تمام برقی هستند، باطری خودرو باید قابلیت تامین شعاع حرکتی هم داشته باشد. هم چنین این نوع باطری باید قدرت خروجی و ظرفیت ذخیره انرژی مناسب داشته باشد. در خودرو های هیبریدی خیلی به ظرفیت ذخیره باطری احتیاج نیست، اما هم چنان توان خروجی و شعاع حرکتی از مهم ترین فاکتورهای باطری در این نوع خودروها هستند.
هر دو نوع باطری در خودروهای هیبریدی و برقی از باطری های لیتیوم یونی هستند. این نوع باطری ها تقریبا مانند باطری هایی هستند که در گوشی های موبایل مورد استفاده قرار می گیرند. در صورتی که از این باطری ها برای مدتی استفاده نشود شارژ خود را از دست می دهند، در واقع عملکرد آن ها مانند باک ماشین است.
ظرفیت باطری های خودروهای برقی و هیبریدی با واحد کیلو وات مشخص می شود، هر چه میزان ظرفیت این باطری ها بیش تر باشد، مسافت قابل پیمایش برای خودرو با یک دور شارژ باطری هم بیش تر می شود. عملکرد این چنین باطری هم مانند باک می باشد. مهم ترین نقطه اشتراک در بین باطری های خودروهای دیزلی و باطری هایی که در خودروهای برقی و هیبریدی مورد استفاده قرار می گیرند، این است که عمر مفید هر دو گروه باطری به یک اندازه است. هم چنین این دو گروه از باطری ها در هنگام شارژ شدن در دورهای مداوم بعد از دو تا چهار سال غیر قابل استفاده می شوند و از کار می افتند.
سخن آخر
طبق توضیحات داده شده باطری خودرو یک قطعه است که به نوعی نقش ذخیره کننده انرژی را دارد، سیستم های برقی که در خودرو وجود دارند برای انجام فعالیت های خود به انرژی و نیرو نیاز دارند، این انرژی توسط باطری تامین می شود. باطری هایی که برای انواع مختلف خودرو مورد استفاده قرار می گیرند در انواع متفاوت تولید می شوند، هر یک از این باطری ها ویژگی ها و عملکرد مخصوص به خود را دارند. برای مثال؛ باطری های خودروهای دیزلی و خودروهای برقی و هیبریدی با هم متفاوت هستند.
