Batería de coche

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Una batería de automóvil (más precisamente, una batería de automóvil [abbr. batería de automóvil]) es un tipo de batería eléctrica utilizada en automóviles o motocicletas. Se utiliza como fuente auxiliar de electricidad en la red de a bordo cuando el motor no está en marcha y para arrancar el motor.

En el transporte eléctrico , no es una fuente auxiliar de energía, sino la principal. Este tipo de baterías se denominan de tracción .

Características principales

Más adelante en el texto, solo se considera una batería de plomo-ácido, ya que si la batería no es de tracción, entonces como una "batería de automóvil (arranque)", se usará con mayor frecuencia. Las baterías de plomo-ácido tienen la capacidad única de detener automáticamente la carga y un fuerte aumento en el voltaje, así como una fuerte caída en la corriente de carga, cuando están completamente cargadas. Al mismo tiempo, también es posible el uso de las mismas baterías de iones de litio o de litio-hierro-fosfato , pero debido a que requieren un circuito electrónico adicional para monitorear su estado, de alto costo, se usan con menor frecuencia [ 1] [2] [3] .

Los camiones ligeros, furgonetas y turismos con motor diésel también utilizan baterías de 12 voltios.

El voltaje sin carga ( voltaje con los terminales retirados ) de la batería se puede relacionar con el nivel aproximado de carga. Si la batería está en el vehículo, se mide el " voltaje sin carga " cuando se detiene el motor y se desconecta completamente la carga (terminales retirados).

El grado de carga se evalúa sobre una batería desconectada de la carga después de al menos 6 horas de reposo, ya temperatura ambiente. En el caso de una temperatura distinta a la temperatura ambiente, se aplica una corrección de temperatura. De media, se cree que un descenso de la temperatura de 1 °C desde la temperatura ambiente reduce la capacidad en aproximadamente un 1 %, por lo que a -30 °C, la capacidad de la batería de un coche será aproximadamente la mitad que a +20 °C.

Tensión sin carga
a T = 26,7 °C

Cargo aproximado
Densidad del electrolito
a T = 26,7 °C
12 voltios 6 voltios
12,70 voltios 6,32 voltios 100 % 1,265 g/cm³
12,35 voltios 6,22 voltios 75% 1,225 g/cm³
12,10 V 6,12 voltios cincuenta % 1.190 g/cm³
11,95 voltios 6,03 V 25% 1,155 g/cm³
11,70 voltios 6,00 V 0% 1.120 g/cm³
El voltaje sin carga también depende de la temperatura y de la densidad del electrolito cuando está completamente cargado. Cabe señalar que la densidad del electrolito en el mismo nivel de carga, a su vez, también depende de la temperatura (relación inversa).

Una característica de las baterías es una disminución en el tiempo de descarga con un aumento en las corrientes de descarga. La dependencia del tiempo de descarga de la corriente de descarga está cerca de una ley de potencia. En particular, está muy difundida la fórmula del científico alemán Peikert , quien encontró que: . Aquí  , es la capacidad de la batería y  es el número de Peukert, que es un exponente que es constante para una batería o tipo de batería determinado. Para las baterías de plomo-ácido, el número de Peukert suele oscilar entre 1,15 y 1,35. El valor de la constante del lado izquierdo de la ecuación se puede determinar a partir de la capacidad nominal de la batería. Luego, después de varias transformaciones, obtenemos la fórmula para la capacidad real de la batería con una corriente de descarga arbitraria :

.

Esta  es la capacidad nominal de la batería y  es la corriente de descarga nominal a la que se establece la capacidad nominal (generalmente la corriente de un ciclo de descarga de 20 o 10 horas).

La capacidad de la batería, por regla general, se selecciona en función del volumen de trabajo del motor (mayor volumen - más potencia de arranque - mayor capacidad de la batería), su tipo (para los motores diésel, la capacidad de la batería del automóvil debe ser mayor que para los motores de gasolina con el mismo volumen de cilindros) y condiciones de funcionamiento (para zonas de clima frío, se aumenta la capacidad, debido a una disminución de la capacidad de la batería a bajas temperaturas y dificultad para arrancar el motor con un motor de arranque debido al espesamiento del aceite ).

El ciclo de carga/descarga

La batería de un automóvil contiene sustancias químicas que, al interactuar, producen una corriente eléctrica. Dos metales diferentes se colocan en un ambiente ácido llamado electrolito. Hay un flujo de electrones y los electrones de un grupo de placas pasan a otro.

la batería está cargada

Una batería completamente cargada contiene una placa negativa de plomo esponjoso (Pb) - cátodo , una placa positiva de dióxido de plomo (PbO 2 ) - ánodo y un electrolito de una solución de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) y agua (H 2 O) .

La batería se está agotando

Cuando la batería se descarga, el dióxido de plomo en el cátodo se reduce y el plomo se oxida en el ánodo. Los metales de ambas placas reaccionan con SO 4 , resultando en la formación de sulfato de plomo (PbSO 4 ). El hidrógeno (H 2 ) del ácido sulfúrico reacciona con el oxígeno (O 2 ) de la placa positiva para formar agua (H 2 O). Esto consume ácido sulfúrico y produce agua. La carga adecuada determina en gran medida la duración de la batería. [7]

Bateria BAJA

En una batería totalmente descargada, ambas placas están recubiertas de sulfato de plomo (PbSO 4 ) y el electrolito se diluye en gran medida con agua (H 2 O).

La batería se está cargando

El proceso es lo opuesto a la descarga.

El sulfato (SO 4 ) sale de las placas y se combina con hidrógeno (H 2 ) para convertirse en ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ). El oxígeno libre (O 2 ) se combina con el plomo (Pb) en la placa positiva para formar dióxido de plomo (PbO 2 ). A medida que la batería se acerca a la carga completa, se forma hidrógeno en las placas negativas y oxígeno en las placas positivas, se produce la formación de gases. El gas que escapa es explosivo .

Tipos de batería de coche

Alimentación de un vehículo eléctrico ( "Hotzenblitz" ) por medio de 14 baterías NiMH con un voltaje de 12 V y una capacidad de 78 Ah, cada una compuesta por 10 baterías prismáticas con un voltaje de 1,2 V
Tipo de Batería

El tipo de plomo-ácido se utiliza principalmente . La batería en sí consta de 6 baterías (latas), cada una con un voltaje nominal de aproximadamente 2,2 voltios, conectadas en serie en una batería. El electrolito habitual es una mezcla de agua destilada y ácido sulfúrico con una densidad en el rango de 1,23-1,31 g/cm³ (cuanto mayor es la densidad del electrolito, más resistente a las heladas es la batería), pero ahora se fabrican baterías para automóviles. sobre la base de la tecnología AGM (Absorbent Glass Mat), el electrolito en el que se absorbe en la fibra de vidrio[ especificar ] , así como los denominados . baterías de gel, donde el electrolito se espesa a un estado similar al gel con gel de sílice (la tecnología se llama GEL).

Dimensiones

Dio la casualidad de que al desarrollar un nuevo tipo o incluso una nueva marca de equipo automotriz, a menudo era necesario desarrollar una nueva batería automotriz para él. En el futuro, los fabricantes han desarrollado una amplia gama de diferentes baterías que difieren significativamente en tamaño y características eléctricas. Para camiones pesados ​​y vehículos especiales con una red de a bordo de 24 voltios, se utilizan dos baterías idénticas de 12 voltios conectadas en serie o una batería de 24 voltios (raramente).

Actualmente hay varios factores de forma de batería . Las baterías para los mercados japonés y europeo pueden variar en tamaño.

Polaridad

"inverso" o "directo". Determina la ubicación de los electrodos en la caja de la batería del automóvil. Los automóviles domésticos se caracterizan por la polaridad directa, en la que el terminal positivo está a la izquierda y el terminal negativo está a la derecha, con la batería en la posición de "terminales más cerca de ti". A menudo es imposible instalar la batería de otra persona, por ejemplo, una "europea" en un automóvil japonés. Es posible que sea necesario extender el cableado.

Diámetro terminal

En el tipo Euro - tipo 1  - terminal "positivo" de 19,5 mm y terminal "negativo" de 17,9 mm. Tipo Asia - Tipo 3  - 12,7 mm en el terminal "positivo", - y 11,1 mm en el terminal "negativo" [8] . Se producen "tapas": adaptadores de terminales delgados a terminales gruesos.

Tipo de montaje

En un vehículo particular, se puede implementar uno de los tipos de sujeción de una batería de automóvil: superior o inferior. En algunos vehículos, es posible que no se proporcione la estructura para asegurar la batería. Las designaciones para los tipos de montaje inferior son las siguientes: B00, B01, B03, B13.

Necesidad de mantenimiento

De acuerdo con este principio, las baterías de automóviles se clasifican en dos tipos: reparadas (y, como su subcategoría, de bajo mantenimiento) y libres de mantenimiento (en el texto de GOST, se designan como libres de mantenimiento). Las baterías que tienen un diseño simple requieren un control regular del estado del electrolito y una recarga regular utilizando una tecnología especial que utiliza un cargador estacionario. En las empresas industriales para el cuidado de las baterías de automóviles hay personas especialmente capacitadas (trabajadores de baterías) así como estaciones de carga.

Sin embargo, las baterías de automóvil "sin mantenimiento" - esto no significa que dicha batería no necesite ningún cuidado. Como regla general, una batería sin mantenimiento tiene un indicador de hidrómetro incorporado , cuyo color determina la densidad del electrolito (un cinturón verde en densidad normal, rojo o blanco) en baja (la batería debe ser reemplazada). También es necesario monitorear periódicamente el nivel de electrolito de acuerdo con las marcas en la caja. En todas las baterías automotrices, para evitar que el ácido dañe el compartimiento de la batería, es necesario controlar la estanqueidad de la caja, los tapones de llenado y la limpieza de los orificios de drenaje, y si aparecen signos de electrolito, eliminar la fuga y enjuague la caja y el compartimiento de la batería del automóvil con una composición alcalina neutralizante. También es necesario limpiar a fondo y lubricar periódicamente los terminales con grasa de litio, para evitar su destrucción electrocorrosiva.

Datos interesantes

Véase también

Notas

  1. Baterías de iones de litio: por qué no se colocan en los automóviles Copia de archivo con fecha del 15 de febrero de 2019 en Wayback Machine // Artículo con fecha del 12/10/2017 B. Ignashin. Publicado en el No. 10 (57) de la revista "Motor" para 2017 (pp. 44-47).
  2. ↑ Lithium-Ion Future: Copia de archivo de baterías de nueva generación fechada el 15 de febrero de 2019 en Wayback Machine // 19/06/2008 V. Sannikov. Publicado en el N° 7 (69) de Mecánica Popular , 2008.
  3. 7 preguntas (y respuestas) importantes sobre las baterías Archivado el 15 de febrero de 2019 en Wayback Machine // 24/12/2018 M. Kolodochkin. Artículo en la edición online " Al volante "
  4. Kashtanov, 1983 , pág. 176.
  5. Transporte ferroviario. - 2011. Nº 12. - c.35. (enlace no disponible) . Fecha de acceso: 15 de diciembre de 2015. Archivado desde el original el 22 de diciembre de 2015. 
  6. Kashtanov, 1983 , pág. 21–23.
  7. Instrucciones sobre cómo cargar correctamente la batería de un automóvil sin quitar la batería (video) . autoclema.com. Consultado el 11 de abril de 2018. Archivado desde el original el 12 de abril de 2018.
  8. terminales - Tipo 1 tienen estándar europeo; Terminales de la serie ASIA - Tipo 3 - más delgados que el estándar europeo. . Consultado el 13 de marzo de 2011. Archivado desde el original el 22 de mayo de 2011.
  9. Resumen de información sobre baterías de "calcio" de varias fuentes. . Consultado el 24 de noviembre de 2020. Archivado desde el original el 23 de junio de 2020.
  10. Mikhail Kolodochkin: “Baterías: ¿es posible instalar una batería con una capacidad mayor que la estándar en un automóvil?” Archivado el 10 de marzo de 2013 en Wayback Machine . " Al volante ", 20.02.2013

Literatura

Estándares en la Federación Rusa

En Rusia, se imponen una serie de requisitos reglamentarios a las baterías y baterías de automóviles, en particular, se aplican una serie de GOST :

General Según el ácido de plomo Para hidruro metálico de níquel Para níquel-cadmio Por iones de litio

Enlaces