انواع باتری خودرو

انواع باتری خودرو

دسته ­بندي باتري­ هاي سربي- اسيدي
باتري­ هاي سربي- اسيدي به دو روش دسته­ بندي مي­ شوند. يكي از نظر كاربرد باتري و ديگري از نظر مواد افزوده شده به باتري ­ها.

1.دسته ­بندي باتري ­هاي سربي- اسيدي از نظر كاربرد

از نظر كاربرد با باتري­هاي سربي- اسيدي را مي­توان به دو گروه تقسيم نمود. باتري خودروها،[1] باتري‌هاي پاسيكل­كاري بالا[2].

باتري خودروها، معمولاً SLI | 3 نيز خوانده مي­ شوند. همانطور كه از نام اين باتري­ ها مشخص است وظيفه اصلي اين باتري­ها، استارت زدن، روشنايي و روشن نگه داشتن موتور مي­باشد. باتري ­هاي SLI مي ­توانند آمپر زيادي در مدت زمان كوتاه در اختيار استارتر قرار دهند. تعداد صفحات مثبت و منفي در اين نوع باتري­ ها زياد است اما ضخامت آنها كم مي ­باشد. طول عمر اين نوع باتري­ ها بين 30 تا 150 سيكل كاري[4] مي­ باشد.

باتري­ هاي Deep cycle داراي طول عمر بسيار طولاني نسبت به باتري­ هاي SLI مي­ باشند كه معمولاً در حدود 200 تا 800 سيكل كاري مي­ باشد. در اين نوع باتري­ ها صفحات بسيار ضخيم­تر از نوع SLI مي­ باشند و معمولاً براي سيستم­ هاي پشتيباني و برخي كشتي­ ها استفاده مي­ شود.

نكته: گاهي در دسته ­بندي­ها نوع ديگر نيز اضافه مي­كنند كه باتري­ هاي دريايي[5] ناميده مي‌شوند. در حقيقت باتري­ هاي دريايي حالتي بين نوع SLI و Deep cycle مي­باشند.[1] – Automotive battery
[2] -Deep cycle battery
[3] – Starting,Lighting, Ignition
[4] – cycle life
[5] – Marine batteries

2.دسته­ بندي باتري­ هاي سربي- اسيدي از نظر مواد افزوده شده
از نظر مواد افزوده شده باتري­ هاي سربي-  اسيدي به دو دسته بزرگ تقسيم مي­ شوند.

باتري­ هاي VLA |  Valve Lead – Asid

باتري­ هاي VRLA

باتري­هاي VLA

اين باتري­ ها كه به باتري­ هاي تر نيز معروف هستند، قسمت عمده­اي از باتري­ هاي خودروها را تشكيل مي­ دهند. در حقيقت مي­ توان گفت بيش از 95% خودروها داراي باتري VLA مي­باشند. همانطور كه از نام اين باتري­ ها مشخص است الكتروليت آنها مايع مي­ باشد. اصطلاح VLA به اين مفهوم است كه خانه­ هاي باتري بوسيله مجرايي به هواي آزاد راه پيدا مي­كنند. تا بخارهايي توليدي در زمان شارژ يا دشارژ از آنجا تخليه گردند.

اين مجرا مي ­تواند روي در خانه باتري قرار داده شود يا در كنار جعبه باتري باشد. شكل (1) اين مجاري را در باتري­ هاي مختلف نشان مي­ دهد.

شكل 1- انواع مجاري باتري­ هاي VLA

 

باتري­ هاي اين گروه به 3 زير گروه دسته ­بندي مي­شوند كه عبارتند از:

باتري­ هاي استاندارد[1] (Sb/Sb)

باتري­ هاي با نگهداري كم[2] (Sb/Ca)

باتري­ هاي بدون نگهداري يا MF | Ca/Ca
[1] – Standard batteries
[2] – Low maintaince batteries
[3] – Maintaince free batteries

 

باتري­ هاي استاندارد

باتري­ هاي استاندارد [1](Sb/Sb) در حدود 100 سال است كه روي خودروها استفاده مي­ شوند. هنوز هم با توجه به كم بودن قيمت تمام شده اين نوع باتري­ ها، جزء باتري هاي متداول مي ­باشند. ساده­ترين راه براي تشخيص آنها وجود يك در پوش براي هر خانه باتري مي­ باشد، كه روي هر در سوراخي تعبيه شده است. شكل (2) اين نوع باتري را نشان مي­ دهد.

[1] – Lead Antimony (Sb)/ Antimony (Sb)

شكل 2- باتري استاندارد (Sb/Sb)

 

براي توليد صفحات اين باتري، آلياژ سرب- آنتيموان به مواد اصلي صفحات مثبت و منفي اضافه مي­ كنند. با اين كار مي­ توان مقدار CCA  باتري را افزايش داد. البته ميزان تبخير آب باتري (الكتروليت) در اين نوع بسيار زياد است. به همين دليل اين باتري­ ها بيشتر از ساير انواع، نياز به بازديد سطح آب باتري دارند. برخي از خصوصيات اين باتري­ ها در زير آمده است.

* دشارژ خود به خود بالا (حدوداً % 5 ظرفيت باتري در هر ماه خود به خود تخليه مي­ گردد.)

* مقاومت كم در برابر افزايش دما (طول عمر باتري در دماهاي بالا به شدت كاهش مي ­يابد)

* نياز به نگهداري دقيق و مرتب مخصوصاً در مورد سطح الكتروليت باتري

* امكان بازديد و افزايش الكتروليت درون باتري

با توجه به خصوصيات ذكر شده و معايب زياد اين نوع باتري ­ها، به تدريج باتري­ هاي با نگهداري كم جايگزين باتري­ هاي استاندارد در خودروها مي­گردند. اگرچه هنوز در برخي موتورهاي خاص مثلاً موتورهاي زميني، هنوز اين نوع باتري­ ها رايج مي­ باشند.

 

باتري ­هاي با نگهداري كم

باتري ­هاي Sb/Ca | 1 تقريباً شبيه نوع استاندارد مي­ باشند. با اين تفاوت كه درپوش خانه ­هاي باتري داراي سوراخ نمي­ باشد، بلكه زير در پوش اصلي مجرايي براي اين كار تعبيه شده كه در طرفين باتري به هواي آزاد راه دارد. (شكل 3)

همانطور كه از نام اين باتري­ ها مشخص مي­ باشد در هنگام توليد صفحات باتري، به صفحات آلياژي از سرب- آنتيموان و كلسيم اضافه مي­گردد. كلسيم، مقاومت باتری در برابر دما را افزايش مي­ دهد.

[1] – Lead Antimony (Sb)/ Calcium (Ca)

شكل 3- باتري با نگهداري كم (Sb/Ca)

 

در نتيجه ميزان تبخير در اين نوع باتري­ ها به مقدار قابل ملاحظه­ اي كمتر از نوع استاندارد مي ­باشد.

برخي از كارخانه ­ها هنگام توليد، عبارت شمال[1] يا جنوب[2] را روي اين نوع باتري­ ها درج مي­ كنند كه در حقيقت براي 2 نوع آب و هواي متفاوت طراحي شده است. نوع شمال داراي CCA بيشتري بوده و براي هواي سرد­تر توليد مي­گردد. و نوع جنوب داراي [3] Rc بيشتر بوده و مخصوص آب و هواي گرم مي‌باشد. غير از مقاومت در برابر دما، تقريباً ساير خصوصيات اين نوع باتري مشابه نوع استاندارد مي‌باشد. قيمت اين باتري­ ها كمي بيشتر از نوع استاندارد مي­ باشد.
[1] – North
[2] – South

باتري­ هاي بدون نياز به نگهداري

هنگام توليد صفحات مثبت و منفي به هر دو صفحات آلياژ سرب- كلسيم و كلسيم[1] اضافه مي‌كنند. از نظر ظاهري همانطور كه در شكل (4) مشاهده مي­ شود خانه ­هاي باتري در پوش ندارند. و در واقع باتري­ هاي كلسيمی احتياج به افزودن الكتروليت ندارند. معمولاً يك (يا چند) نشان دهنده ميزان شارژ بودن باتري، روي آن تعبيه مي ­شود. برخي از خصوصيات باتري­ هاي (Ca/ Ca) به شرح زير است.

* مقاومت بالاتر در برابر افزايش دما و تبخير كمتر

* عدم نياز به افزودن مجدد الكتروليت

* طول عمر بيشتر (حدود 3 تا 5 سال)

* ميزان تخليه خود به خود باتري­ هاي كلسيمی حدود % 400 كمتر از نوع استاندارد مي ­باشد.

[1] – Lead – Calcium (Ca) / Calciume Ca

شكل 4- باتري كلسيمی

 

نكته: عدم وجود درپوش خانه، در اين باتري­ها به اين معني نيست كه به هواي آزاد راه ندارند. همانطور كه در ابتدا نيز گفته شد باتري­هاي بدون نياز به نگهداري جزء باتري­هاي VLA هستند بنابراين حتماً خانه­هاي باتري به هواي آزاد راه دارند. نحوه ارتباط آنها با هواي آزاد مانند باتري­هاي (Sb/Ca) از كنار باتري مي­باشد. شكل (7-3) اين مجرا را نشان مي­دهد.
اين مجرا به هيچ وجه نبايد گرفته شود چون ممكن است باعث افزايش فشار در داخل باتري شده و منجر به تركيدن باتري گردد.

توجه: اگر اين باتري­ها با شدت جريان يا ولتاژ بيش از حد تحمل باتري، شارژ شوند. طول عمر آنها به سرعت كاهش مي­ يابد.

 

باتري ­هاي VRLA

اين باتري­ ها به صورت مستقيم با هواي آزاد در ارتباط نيستد يا در صورت ارتباط داراي يك سوپاپ فشاري مي ­باشند كه اگر به دليلي فشار داخلي بيش از حد استاندارد باشد، با باز شدن اين سوپاپ، فشار كاهش مي‌يابد. حد باز شدن سوپاپ فشاري حدوداً 3 اتمسفر مي­ باشد. اين باتري­ ها به نام باتري­ هاي خشك نيز شناخته مي­ شوند (شكل 5)

شكل 5- مقايسه باتري­ هاي VLA و VRLA

 

باتري­ هاي VRLA به دو دسته تقسيم ­بندي مي­ شوند.

باتري­ هاي [1]AGM

باتري­ هاي Gell Cell

[1] – Absorbed Glass Mat

 

باتري­ هاي AGM

صفحات اين باتري­ها مي­ توانند از نوع (Ca/Ca) يا (Sb/Ca) باشد. الكتروليت اين نوع باتري­ ها معمولاً به صورت خميري مي­ باشد، به همين دليل به آنها باتري­ هاي خشك (dry) نيز گفته مي­ شود. الكتروليت در داخل شبكه­ اي از جنس فايبر گلاس (برن – سيليكات) قرار مي­ گيرد و اين صفحه بين صفحات مثبت و منفي واقع مي­ شود. شكل (6) اين نوع باتري و اجزاء اصلي آن را نشان مي­ دهد.

1- هيدرومتر اندازه‌گيري ميزان شارژ باتري       2- ژل       3- صفحات باتري        4- بدنة باتري

5- درپوش باتري                                         6- قطب باتري

شكل 6- نوع باتري AGM و اجزا اصلي آن

 

خصوصيات اصلي اين باتري­ها به شرح زير است:

* نياز به افزودن آب ندارند.

* به سرويس و نگهداري كمتري نسبت به ساير باتري­ها لازم دارند.

* مقدار توليد و تخليه هيدروژن در زمان شارژ بسيار كم بوده، بنابراين احتمال آتش­ سوزي در زمان شارژ كاهش يافته و ايمني آن زياد مي­باشد.

* ميزان تخليه خود به خود ناچيز است (حدوداً 1 تا 2 درصد در ماه)

* مقاومت بيشتري در برابر ارتعاش­ها دارند.

* مقاومت بيشتري در برابر افزايش دما دارند.

* در شرايط مساوي نسبت به باتري­هاي بدون نگهداري، سريعتر شارژ مي­ شوند.

باتري­ هاي AGM كه براي مصارف صنعتي توليد مي ­شوند معمولاً از نوع (Sb/Ca) مي­باشند، تا بتواند با شدت جريان بالاتري شارژ يا دشارژ شوند. ولي در ساير موارد از نوع (Ca/Ca) استفاده مي‌گردد.

نكته: نوع خاصي از باتري‌هاي AGM وجود دارد كه به آن Spiral Wound مي‌گويند.
اين گروه را مي ­توان نوع خاصي از باتري­هاي AGM به حساب آورد. در اين باتري­ ها معمولاً پس از قرار گرفتن صفحات مثبت، منفي و الكتروليت در كنار هم پيچيده مي ­شوند. شكل (7) اين نوع باتري را نشان مي ­دهد. مقاومت اين گروه در برابر ارتعاشات بسيار زياد است. بنابراين استفاده از اين باتري ­ها روي خودروهايي كه در شرايط سخت كار مي­ كنند، مناسب­ تر مي­ باشد.

حجم اين باتري­ ها كمتر از نوع قبلي AGM مي­باشد. سرعت شارژ بيشتري دارند و مي­توان با ولتاژ بيشتري آنها را شارژ كرد. بعلاوه در اين نوع باتري­ ها از تكنولوژي ديگري به نام GRT1 بهره مي­ گيرند.
[1] – Gas Recombine Technology

1- بست باتري          2- اسيد خالص 99/99%               3- خانه‌هاي باتري       4- صفحات باتري        5- صفحه عايق

شكل 7- باتري Spiral Wound AGM

 

اين تكنولوژي باعث مي­ شود كه مقدار خروج گازهاي توليدي به حداقل برسد و بعلاوه در صورت نياز گازهاي آزاد شده در فضاي خانه باتري دوباره به فرآيند برگردانده شوند.

 

باتري ­هاي Gell Cell

براي غليظ شدن الكتروليت از ماده­اي مانند ژل سيليكا استفاده مي­ شود. با افزودن اين ماده به الكتروليت، حالت آن به صورت ژلاتين درمي ­آيد. در شكل (8) نوعي باتري Gell Cell نشان داده شده است.

شكل 8- باتري Gell Cell

 

خصوصيات اين نوع باتري،  تقريباً مانند نوع AGM مي­ باشد.

* سرعت شارژ بالا

* مقاومت كمتر در مقابل ولتاژ بيش از حد شارژ

* مقاومت دمايي در حدود 8/37 درجه سانتي­گراد

* CCA كمتر از AGM

بزرگترين عيب باتري­ هاي ژلي محدوده دماي كاري اين باتري­ها مي­ باشد. مناسب­ترين دما براي آنها حدود 22 درجه سانتي­گراد مي­ باشد و در دماهاي بالاتر از 8/37 درجه سانتي­گراد الكتروليت حالت ژلاتيني خود را از دست داده و در نتيجه باتري خراب مي­ شود.

 

نویسنده صیاد نصیری

گروه فنی مهندسی ایمگ

 

کپی با ذکر منبع بلامانع می باشد.