باتری ماشین چگونه کار می کند؟

باتری ماشین چگونه کار می کند؟ باتری سرب اسیدی که انرژی اکثر وسایل نقلیه مدرن را تامین می کند 150 سال است که وجود دارد. از زمانی که گاستون پلانته، فیزیکدان فرانسوی آن را در سال 1859 میلادی اختراع کرد، فناوری و ساخت و ساز اولیه بسیار تغییر کرده است.

باتری ‌های خودرو های مدرن امروزی موتور استارت، رادیو ماشین و هر چیزی را که در این بین قرار دارند، تغذیه می ‌کنند. بدون آن، ماشین شما چیزی بیش از یک قطعه غیر قابل حرکت از پلاستیک و فلز نیست. اگر تا به حال به این فکر کرده اید که باتری ماشین چگونه کار می کند، ادامه مطلب را بخوانید تا در مورد این که باتری خودرو چیست و چگونه به کارکرد ایمن ماشین شما کمک می کند بیشتر بدانید. دوره آموزش برق خودرو در آموزشگاه فن آموزان تمامی مباحث مرتبط با اتری سازی و سیم کشی برق ماشین را بصورت عملی و با کار روی خودروهای واقعی اموزش می دهد. جهت اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.

آموزشگاه فن آموزان در دپارتمان مکانیک و اتومکانیک خود دوره های تخصصی ویژه بازار کار نظیر آموزش مکانیک خودرو ، آموزش صافکاری خودرو ، آموزش تعمیرات ایسیو ، آموزش جلوبندی سازی ، آموزش تعمیرات دوچرخه و … را با مجوز رسمی از سازمان فنی حرفه ای و اعطای مدرک معتبر برگزار می کند. جهت اطلاع از نحوه برگزاری دوره ها و شرایط ثبت نام با شماره 02191321001 تماس بگیرید.

باتری خودرو چیست؟

قبل از پرداختن به پیچیدگی ‌های نحوه کار باتری ‌های خودرو، بیایید به معرفی کلی باتری ‌ها و انواع آن بپردازیم. به گفته افراد فعال در حوزه مکانیک خودرو، باتری دستگاهی است که انرژی شیمیایی را به الکتریسیته تبدیل می کند. باتری ها از سلول ها تشکیل شده اند. این سلول ها حاوی انرژی واقعی هستند. آن ها انرژی شیمیایی را ذخیره می کنند و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. این تبدیل انرژی در وسایل برقی همان چیزی است که موجب می شود دستگاه های شما از کنترل تلویزیون گرفته تا مسواک برقی کار کنند.

باتری 12 ولتی ماشین یک باتری سرب اسیدی است. ما آن را باتری سرب اسیدی می نامیم زیرا در داخل آن صفحات سربی وجود دارد که در اسید غوطه ور می شوند. وجود صفخات سربی موجب تشکیل یک واکنش شیمیایی شده که در نتیجه با آزاد شدن انرژی، ولتاژ و جریان را برای ما فراهم می کند.

هم چنین این باتری قابل شارژ است، اگر باتری را با برق تامین کنیم، می توانیم واکنش شیمیایی را معکوس کنیم و باتری را دوباره شارژ کنیم. این نوع باتری ها می توانند مقدار زیادی جریان را به خصوص در مقایسه با باتری های معمولی، کوچک تر و قلیایی خانگی ارائه دهند.

دلیل استفاده از باتری در خودرو

باتری معمولی خودرو در قسمت موتور خودرو قرار دارد. باتری ابتدا برای راه اندازی موتور استفاده می شود و این کار را با تامین برق یک موتور الکتریکی کوچک به نام موتور استارت انجام می دهد. هم چنین برای شروع احتراق سوخت، جریان برق را به سیستم جرقه زنی ارسال می کند.

بیشتر بخوانید: باتری اسیدی بهتر است یا اتمی

اجزای اصلی باتری ماشین

باتری ها چهارده قطعه دارند و در کل از سه جزء اصلی تشکیل شده اند: آند، کاتد و الکترولیت. اگر الکترولیت کافی نباشد، اغلب برای جلوگیری از تماس آند و کاتد از جدا کننده استفاده می شود. به منظور ذخیره این قطعات، باتری ها معمولاً نوعی پوشش دارند. هر دو آند و کاتد از انواع الکترود هستند. الکترودها رسانایی هستند که الکتریسیته از طریق آنها وارد یا خارج از یک جزء در مدار می شود.

اجزای اصلی باتری ماشین عبارتند از:

1. آند در باتری خودرو: آند در واقع ترمینال منفی (-) باتری می باشد. در باتری، واکنش شیمیایی بین آند و الکترولیت باعث تجمع الکترون در آند می شود. این الکترون ها می خواهند به سمت کاتد حرکت کنند، اما نمی توانند از الکترولیت یا جداکننده عبور کنند.
2. کاتد در باتری خودرو: در باتری ها، کاتد به عنوان ترمینال مثبت (+) مشخص می شود. در باتری ها، واکنش شیمیایی در داخل یا اطراف کاتد از الکترون های تولید شده در آند استفاده می کند. تنها راه رسیدن الکترون ها به کاتد از طریق یک مدار خارج از باتری است.
3. الکترولیت باتری: الکترولیت در عملکرد باتری بسیار مهم است. از آن جایی که الکترون ها نمی توانند از آن عبور کنند، مجبور می شوند از طریق هادی های الکتریکی که به شکل مداری حرکت کنند، آند را به کاتد وصل کنند. الکترولیت که اغلب به طور مایع یا ژل در ساختار داخلی باتری یافت می شود، توانایی انتقال یون ها بین واکنش های شیمیایی که در آند و کاتد رخ می دهد را دارا می باشد.

4. جدا کننده: همان طور که از نام جدا کننده ها مشخص است، ماده ای است که از تماس آند و کاتد جلوگیری کرده و مانع از ایجاد اتصال کوتاه در باتری می شود. جدا کننده ها را می توان از مواد مختلفی از جمله پنبه، نایلون، پلی استر، مقوا و پلیمر های مصنوعی ساخت. جداکننده ها با آند، کاتد یا الکترولیت واکنش شیمیایی ندارند.
5. بدنه باتری: بیشتر باتری ها به راهی برای محتوی اجزای شیمیایی خود نیاز دارند. روکش ‌ها که به ‌عنوان محفظه یا پوسته شناخته می ‌شوند، صرفاً ساختار های مکانیکی هستند که برای نگه ‌داشتن اجزای داخلی باتری طراحی شده ‌اند.

بدنه باتری را می توان تقریباً از هر چیزی ساخت. پلاستیک، فولاد، کیسه های لمینت پلیمری نرم و غیره. برخی از باتری ها از یک پوشش فولادی رسانا استفاده می کنند که به صورت الکتریکی به یکی از الکترود ها متصل است. در مورد سلول قلیایی معمولی، پوشش فولادی به کاتد متصل می شود. محافظ باتری از جنس رزین پلی پروپیلن است که صفحات باتری، تسمه های ریخته گری و الکترولیت را نگه می دارد و برای به حداقل رساندن تاثیر لرزش و افزایش عمر باتری طراحی شده است.

6. نگهدارنده باتری: نگهدارنده باتری بخشی از قوطی فولادی باتری است که برای محصور کردن مواد دورن سلول باتری برای تشکیل یک کاتد درگیر واکنش الکترو شیمیایی استفاده می شود.

7. کلکتور باتری: کلکتور باتری یک پین برنجی در وسط سلول است که برق را به مدار بیرونی هدایت می کند.

8. ترمینال باتری: ترمینال باتری که با نام پایانه های باتری نیز شناخته می شوند، به بند مثبت و بند منفی سلول های انتهایی متصل می شوند و نقطه واسط بین باتری و سیستم الکتریکی خودرو هستند.

9. اسید باتری: همان طور که گفته شد عمده باتری های ماشین از نوع سرب اسیدی می باشد. بنابراین یکی از اجزای اصلی باتری، اسید بوده که محلول با خلوص بالا می باشد. از نمونه های اسید باتری می توان به اسید سولفوریک و آب اشاره کرد.

11. تسمه ریخته گری برای باتری: تسمه های ریخته گری به بالای هر عنصر جوش داده می شوند تا اتصال الکتریکی به پایانه ها برقرار شود.
12. صفحه منفی باتری: صفحات باتری از اصلی ترین اجزای باتری می باشد که حاوی یک شبکه فلزی با مواد فعال سرب اسفنجی است. اسکلت صفحه منفی باتری به رنگ خاکستری دیده می شود.
13. صفحه مثبت باتری: صفحه مثبت حاوی یک شبکه فلزی با مواد فعال دی اکسید سرب است که با رنگ قرمز یا قهوه ای تیره قابل تشخیص است.
14. درب روی باتری: درب روی باتری از رزین پلی پروپیلن ساخته شده و به قاب باتری بسته شده است.
15. خمیر باتری: خمیر مخلوط اکسید سرب است که هم دی اکسید سرب و هم سرب اسفنجی ایجاد می کند. به شبکه های باتری مثبت و منفی می چسبد و باعث استحکام بین اتصالات و نگهداری بهتر اجزای داخلی باتری می شود.

نحوه عملکرد باتری خودرو

بیشتر باتری‌های خودرو به واکنش شیمیایی سرب-اسید برای حرکت دادن و شیار کردن اشیا متکی هستند. این باتری ها در دسته SLI  قرار می گیرند. SLI مخفف Starting, Lighting, Ignition به معنای راه اندازی، روشنایی و احتراق است. این نوع باتری برای تامین انرژی چراغ ها، لوازم جانبی و موتور شما، انرژی کوتاه مدتی را فراهم می کند. هنگامی که باطری موتور را به جریان می اندازد، برق خودرو توسط دینام تامین می شود. اکثر خودرو ها با باتری SLI عمومی کارخانه عرضه می شوند.

یک باتری معمولی خودرو دارای شش سلول است. هر سلول دارای دو صفحه یا شبکه است: یکی از سرب و دیگری از دی اکسید سرب. هر سلول قادر است حدود 2 ولت انرژی تولید کند. در اکثر باتری‌های خودرو شما دارای شش سلول و در نتیجه یک باتری 12 ولتی هستید.

صفحات در اسید سولفوریک غوطه ور می شوند که باعث واکنش بین دو صفحه می شود. از نظر علمی، اسید به عنوان یک کاتالیزور عمل می کند. این اسید واکنشی را در صفحه دی اکسید سرب ایجاد می کند و باعث می شود صفحه یون ها و سولفات سربرا تولید کند. یون های تولید شده توسط صفحه دی اکسید سرب به صفحه مجاور واکنش داده و هیدروژن و سولفات سرب تولید می کنند.

در نتیجه یک واکنش شیمیایی رخ می دهد که باع تولید الکترون تولید می شود. الکترون ها به دور صفحات می چرخند و الکتریسیته تولید می کنند. برق از پایانه های باتری خارج می شود تا موتور شما روشن شود، چراغ های جلو روشن شود و رادیو پخش شود.

این واکنش شیمیایی کاملاً برگشت ‌پذیر است. به همین دلیل است که می‌توانید باتری خود را به سرعت روشن کنید و در طول عمر آن به شارژ کردن آن ادامه دهید. با وارد کردن جریان به باتری فقط با ولتاژ مناسب، سرب و دی اکسید سرب روی صفحات تشکیل می شود و می توانید بارها و بارها از باتری خود استفاده مجدد کنید.

بیشتر بخوانید: دلایل سولفاته شدن باتری ماشین و نحوه رفع آن

تفاوت بین انواع مختلف باتری خودرو

اکثر خودرو های داخلی و خارجی امروزی دارای باتری سرب اسیدی هستند. باتری های سرب اسیدی مقرون به صرفه ترین و رایج ترین نوع موجود در بازار است. این فناوری 150 سال است که وجود دارد و ثابت کرده است که بسیار قابل اعتماد است. برخی خودرو ها مانند خودرو های برقی از باتری‌ های لیتیوم یونی استفاده می‌ کنند که نحوه کار متفاوتی دارند و سطح و ظرفیت بسیار بالایی دارند.

انواع مختلف باتری خودرو عبارتند از:

• باتری های راه انداز
• باتری با چرخه های طولانی
• باتری های سلولی مرطوب و سلولی خشک (AGM)

1. باتری های راه انداز

باتری های راه انداز در مورد قدرت میل لنگ تاثیر گذار بوده و در کاربرد های خودرو و ناوگان تجاری رایج ‌تر هستند. باتری‌ های راه‌ انداز معمولاً دارای صفحات نازک ‌تر اما پر تعداد در هر سلول نسبت به باتری‌ های چرخه عمیق هستند، که به آن ها سطح بیشتری برای استارت اولیه خودرو می ‌دهد.

2. باتری با چرخه های طولانی

باتری ها با چرخه های طولانی اغلب در چرخ‌ های گلف و قایق‌ ها یافت می ‌شوند، زیرا انرژی پایدار را در مدت زمان طولانی ارائه می‌ دهند. این باتری ها به طور کلی ظرفیت ذخیره عمیق تری دارند که زمان کار طولانی تری را برای بسیاری از وسایل نقلیه الکتریکی یا لوازم جانبی اضافی در یک وسیله نقلیه فراهم می کند. باتری‌ های سیکل طولانی اغلب صفحات ضخیم‌ تری دارند که منجر به تعداد صفحات کمتر در هر سلول، اما ظرفیت ذخیره بیشتر نسبت به یک باتری معمولی می ‌شود.

3. باتری های سلولی مرطوب و سلولی خشک (AGM)

وقتی صحبت از باتری ‌های سرب اسیدی خودرو به میان می‌آید، خریداران می ‌توانند باتری سلولی مرطوب یا سلولی خشک را انتخاب کنند. در حالی که عملکرد اصلی این دو نوع باتری شباهت زیادی دارند، تفاوت این است که باتری ‌های سلول خشک یک جدا کننده حصیر شیشه ‌ای دارند که الکترولیت را جذب می ‌کند، در حالی که یک سلول مرطوب صفحه را در محلول الکترولیت غوطه ‌ور می‌ کند. باتری سلول خشک معمولا آب بندی شده و قابل ریزش نیست.

باتری سلول خشک به شما امکان می دهد باتری را در مکان های بیشتری مانند صندوق عقب و تنظیمات بیشتری مانند کنار آن نصب کنید. اگر این اتفاق بیفتد، یک باتری سلول مرطوب به طور بالقوه می تواند الکترولیت را بریزد. این امر قرارگیری باتری سلول مرطوب را تا حد زیادی محدود می کند. نگه داشتن آن ها در زیر کاپوت خودرو ایمن تر است.

چگونه از باتری ماشین خود محافظت کنیم؟

چند کار وجود دارد که می توانید برای محافظت از باتری خودرو و دوام بیشتر آن انجام دهید. به عنوان مثال، رفتن به درایو های معمولی به منظور اطمینان از شارژ مجدد آن یکی از راه های محافظت از باتری ماشین است. اگر زیاد از ماشین خود استفاده نمی کنید، ممکن است بخواهید روی یک شارژر هوشمند سرمایه گذاری کنید که بتوانید آن را برای مدت طولانی بدون آسیب رساندن به باتری متصل نگه دارید.

هم چنین، هنگام استارت زدن یا پارک کردن خودرو، مطمئن شوید که تمام برق های خودروی خود را خاموش کرده اید. این شامل سیستم موسیقی، بخاری و برف پاک کن ها می شود. هم چنین می توانید هنگام استارت زدن خودرو، کلاچ را فرو ببرید تا بار موتور استارت و باتری را کاهش دهید.

هنگامی که صحبت از تعمیر و نگهداری باتری به میان می‌آید، مطمئن شوید که اتصالات ترمینال عاری از هر گونه زباله و گرد و غبار هستند. شما هم چنین باید آن ها را تمیز نگه دارید. برای کمک به جلوگیری از تجمع آلودگی روی کانکتور های ترمینال، می توانید آن ها را با ژل نفتی بپوشانید.

بیشتر بخوانید: علائم خرابی باتری ماشین

تست باتری خودرو با مولتی متر

برای آزمایش ولتاژ باتری خودروبه وسیله مولتی متر، باید تنظیمات ولتاژ مولتی متر را روی DC تغییر دهیم و سپس سیم قرمز را به مثبت و سیم مشکی را به منفی وصل می کنیم. باید ولتاژی در حدود 12.6 ولت ببینیم تا مطمئن شویم که باتری خودرو سالم است. اگر عدد نشان داده شده روی مولتی متر کمتر از 12 باشد، پس باتری به درستی کار نمی کند. وقتی ماشین را روشن می کنیم، ولتاژ کاهش می یابد. زیرا موتور استارت مقدار زیادی جریان را می کشد. ولتاژ به حدود 11 ولت کاهش می یابد، اگر کمتر از حدود 10 ولت باشد، باتری به طور کلی خراب شده و نیاز به تعویض دارد.

هنگامی که موتور روشن می شود، دینام باید برق تولید کند و بنابراین باید شاهد ولتاژ بالا تری در حدود 14 ولت باشیم، زیرا دینام در حال شارژ مجدد باتری است و ولتاژ باید بالا تر باشد تا به عقب بردن الکترون ها و معکوس کردن واکنش شیمیایی کمک کند.

مشاهده و دانلود pdf مقاله: باتری خودرو چگونه کار می کند؟