Akumulatori – princip rada, vrste i održavanje akumulatora

Čemu služi akumulator?

Akumulator je rezervoar električne energije (struje) па vozilu. Njegov zadatak je da u sebi “prikupi” električnu energiju i sačuva je do momenta upotrebe.

Odakle akumulator “prima” i kome “daje” struju?

Generator električne energije na vozilima sa motorima na unutrašnje sagorevanje je alternator. U njemu dolazi do pretvaranja mehaničkog  rada motora pri čemu se deo generisane energije sa radilice motora SUS preko višekanalnog kaiša prenosi na rotor alternatora, u čijim se namotajima statora zatim indukuje naizmenična električna struja. Pošto je cela električna mreža na vozilu izvedena u vidu potrošača koji koriste jednosmernu struju, u delu alternatora koji se zove regulator napona vrši se pretvaranje naizmenične struje u jednosmernu, koja se zatim sprovodi do akumulatora kao i ostalih potrošača na vozilu. Regulator napona takođe ima ulogu i pri regulisanju izlaznog napona alternatora u uslovima različitih režima rada motora SUS (različita struja se u namotajima dobija kada motor radi na praznom hodu ili kada je recimo u režimu maksimalnog broja obrtaja). U svakom slučaju, sva generisana električna energija iz alternatora se najpre sprovodi do akumulatora i koristi se za održavanje njegove napunjenosti. Sa druge strane, akumulator u električnom sistemu vozila igra i važnu ulogu stabilizatora napona, odnosno on reguliše sva odstupanja napona u sistemu koji potiču iz ranije objašnjenog principa rada alternatora. Na taj način akumulator igra i veoma važnu ulogu u zaštiti elektronskih upravljačkih jedinica u vozilu (raznih računara koji upravljaju radom podsistema kao što su ubrizgavanje goriva, kočioni sistem, razni sigurnosni podsistemi, multimedijalni sistemi i slično). Osim za napajanje ovih potrošača, akumulator predstavlja izvor energije i za osvetljenje (sve svetlosne grupe na vozilu), za pokretanje brisača i sve pokretne mehanizme na karoseriji automobila (vrata, gepek, pokretni krovovi, šiberi, preklopni farovi itd.).

Princip rada akumulatora

Najčešće primenjivan tip akumulatora na savremenim vozilima je tzv. olovni akumulator. On se sastoji od snopova tankih ploča od olovo-sulfata koje su potopljene u elektrolit – razblaženu sumpornu kiselinu. Postoje i druge vrste akumulatora ali princip je manje-više isti.

Punjenje akumulatora praktično predstavlja hemijsku reakciju pri kojoj se na negativnim pločama (katodnim) olovo-sulfat pretvara u olovo-dioksid a na pozitivnim pločama (anodnim) se olovo-sulfat pretvara u čisto olovo. Sumpor koji na taj način biva otpušten iz ploča utiče na povećanje koncentracije sumporne kiseline u elektrolitu (ova koncentracija se na akumulatorima koji imaju čepove koji se mogu otvoriti može i posredno meriti tako što se meri gustina elektrolita hidrometrom ili preciznije pomoću refraktometra). Koncentracija sumporne kiseline u akumulatoru je najbolji pokazatelj njegove “napunjenosti”, ali na savremenim akumulatorima iz razloga njihove konstrukcije koja se reklamira kao “bez održavanja” istu nije moguće meriti jer se ne može prići elektrolitu. Drugi pokazatelj “napunjenosti” akumulatora je napon između polova akumulatora koji kod ispravnog potpuno napunjenog akumulatora kod kojeg nije došlo do sulfatizacije ploča koja uzrokuje smanjenje njegovog kapaciteta treba da iznosi oko 12,7 V.  Kada se na akumulator priključe potrošači, dolazi do zatvaranja strujnog toka, i trošenja energije pohranjene u njemu. U tom slučaju dolazi do obrnutog hemijskog procesa i opet se na pločama akumulatora formira olovo-sulfat, uz smanjenje koncentracije sumporne kiseline u elektrolitu i uz formiranje vodenih isparenja.

Svaki akumulator ima dva priključka na elektro instalaciju automobila: pozitivan i negativan.

Električna mreža u vozilu je izvedena tako da je negativni pol akumulatora (-) vezan za metalnu karoseriju vozila (šasiju).

Od pozitivnog pola (+) polaze provodnici i povezani su na sve potrošače elektične energije u vozilu. Svaki potrošač je vezan i za šasiju automobila. Na taj način se zatvara strujno kolo za svaki elektro potrošač na vozilu i on može da radi.

Prema tehničkoj izvedbi, sve olovne akumulatore možemo podeliti na sledeće tipove:

• Akumulatori otvorenog tipa
• Akumulatori zatvorenog tipa
• EFB (Enhanced Flooded Battery) akumulatori
• AGM (Absorbent Glass Mat) akumulatori
• Gel akumulatori

Akumulatori otvorenog tipa na svom kućištu imaju čepove i po tome se razlikuju od ostalih vrsta akumulatora. Neki proizvođači ove akumulatore prave sa poklopcima pa se čepovi ne vide tako da se na prvi pogled mogu pomešati sa ostalim vrstama akumulatora. Prilikom eksploatacije ovi akumulatori mogu gubiti tečnost (sumpornu kiselinu – elektrolit) isparavanjem, pa njihovo održavanje podrazumeva i dodavanje destilovane vode.

Akumulatori zatvorenog tipa, kao što samo ime kaže, za razliku od prethodnog tipa, nemaju čepove. Oni su dizajnirani tako da prilikom upotrebe elektrolit koji isparava nailazi na specijalni poklopac na kome se kondenzuje i ponovo vraća u sistem. Tako kod ove vrste akumulatora nema gubitka elektrolita te nema ni potrebe za dolivanjem tečnosti u njega (destilovane vode). Zbog ovakvog principa rada akumulatora mnogi proizvođači ovaj tip akumulatora reklamiraju kao “akumulatore bez održavanja”. Jedna od karakteristika zatvorenih akumulatora je i otpornost na velika pražnjenja koja ne traju dugo. Zbog toga je ovaj akumulator našao široku primenu u automobilskoj industriji.

EFB (Enhanced Flooded Battery) akumulatori odnosno “poboljšani” akumulatori zatvorenog tipa rade po istom principu sa olovnim pločama i elektrolitom, ali su kod njih pozitivne ploče umotane u sloj poliesterske “gaze” koji potpomaže stabilizovanju aktivnog materijala na pločama čime se uvećava njihova izdržljivost. Ova karakteristika omogućava da se ovaj tip akumulatora koristi kod najvećeg broja savremenih vozila koji poseduju “start-stop” sistem za smanjenje potrošnje goriva i smanjenje emisije štetnih izduvnih gasova u gradovima, ali koji ne poseduju i dodatni sistem za rekuperaciju (ponovno iskorišćavanje) energije koja se dobija pri kočenju vozila. Ukoliko je u vozilu u fabrici kao prva ugradnja ugrađen ovaj tip akumulatora, kao njegovu zamenu je potrebno opet ugraditi ili EFB tip akumulatora ili još napredniji AGM tip akumulatora. Ukoliko se na vozilo koje ima aktivan “start-stop” sistem ugradi klasičan akumulator, njegov rok trajanja u klasičnoj gradskoj vožnji sa puno zaustavljanja i pokretanja će biti drastično smanjen u odnosu na EFB ili AGM akumulatore (najverovatnije neće moći da izdrži ni period trajanja garantnog roka). Cena EFB akumulatora je nešto viša u odnosu na klasične akumulatore ali i niža u odnosu na AGM akumulatore.

AGM (Absorbent Glass Mat) akumulatori imaju olovne ploče presvučene sintetičkim materijalom koji podseća na filc i koji praktično u sebe upije elektrolit pri njegovom punjenju u fabrici. Iz tog razloga, kod ovih akumulatora eliminisana je mogućnost izlivanja kiseline iz kućišta akumulatora, mogu da se montiraju i da funkcionišu pod bilo kojim nagibom u odnosu na horizontalu a čak mogu da zadrže svojstva akumuliranja energije i ukoliko dođe do oštećenja kućišta jer će se hemikalije neophodne za proces nalaziti unutar sintetičkih presvlaka ploča. Pažljivim projektovanjem i izvedbom veličina i debljina ovih navlaka može se postići da je količina aktivnog materijala u akumulatoru još i veća nego kod klasičnih olovnih akumulatora pa su kod ovih akumulatora karakteristike raspoložive snage i kapaciteta značajno povećane u odnosu na klasične. Dodatna prednost im se ogleda u tome što zbog takve konstrukcije mogu da podnose daleko veći broj ciklusa punjenja i pražnjenja, otporniji su na sulfatizaciju ploča zbog dubokog pražnjenja i samim time im je radni vek znatno duži u odnosu na klasične olovne akumulatore sa tečnim elektrolitom. Ovo predstavlja i razlog zašto su AGM akumulatori obavezna prva ugradnja kod automobila koji poseduju “start-stop” sistem rada motora uz dodatnu rekuperaciju električne energije prilikom kočenja vozila. Takođe, kod svih automobila gde se u prvoj ugradnji ugrađuje AGM akumulator, obavezna je i njegova zamena istim tipom akumulatora nakon otkaza originalnog (uz obavezno reprogramiranje sistema za kontrolu akumulatora nakon zamene).

Gel akumulatori su druga vrsta VRLA akumulatora. Ni u njima se “ne oseća” prisustvo elektrolita pri vibracijama (kao i kod AGM akumulatora, ako ih “protresete” iz njih ne dopire zvuk slobodne tečnosti), zato što je rastvor sumporne kiseline kao elektrolit pomešan sa silicijum-dioksidom čime je dobijen elektrolit u obliku gela koji za posledicu ima svojstvo ovih akumulatora da izdržavaju još dublje pražnjenje čak i u odnosu na AGM akumulatore. Iz tog razloga se najčešće koriste kod onih primena gde se traži svakodnevno teško korišćenje kao što pokretna kolica za invalide, kamper vozila, UPS sistemi za neprekidno napajanje električnom energijom i slično. Takođe, zbog svoje konstrukcije, mogu da rade u bilo kom položaju i da se prave za male kapacitete.

Šta је kapacitet akumulatora?

Pod kapacitetom akumulatora podrazumeva se količina struje koju akumulator može da “skladišti” i u svakom trenutku može da preda na raspolaganje potrošačima. Na primer, ako akumulator može da snabdeva potrošače koji za rad zahtevaju struju jačine 1 ampera tokom  vremena od 60 časova, onda je njegov kapacitet 6×10 tj. 60 amper-časova (jedinica Ah).

Na šta treba paziti kod rukovanja akumulatorom?

1. Akumulator mora biti ugrađen propisno na odgovarajuće vozilo.
2. Akumulator mora biti dobro pričvršćen na šasiju da ne bi vibrirao u vozilu
3. Ako je akumulator otvorenog tipa, čepovi moraju biti pritegnuti da se elektrolit ne prosipa
4. Na akumulator ne bi trebalo stavljati nikakav alat ili predmete, kako bi se eliminisala mogućnost izazivanja kratkog spoja ili pražnjenja akumulatora

Tokom regularne upotrebe akumulatora, neizbežno je slabljenje akumulatora (pad napona). Gotovo je izvesno da ćete i pored redovnog i ispravnog održavanja u jednom trenutku morati da zamenite akumulator. Proces slabljenja akumulatora će svakako biti ubrzan usled neadekvatnog održavanja i nepravilne upotrebe istog.

Faktori koji utiču na slabljenje akumulatora a samim tim povećavaju mogućnost da automobil ne možete startovati:

• Dugotrajna upotreba električnih potrošača u vozilu dok motor ne radi.
• Ako automobil stoji duže vreme bez pokretanja motora.
• Izloženost aukumulatora niskim temperaturama dovodi do pada napona (npr. automobil zimi parkiran napolju).
• Korozija koja se može “nahvatati” na stubićima preko kojih se ostvaruju kontakti sa elektroinstalacijom (klemama). Korozija stvara otpor a samim time i smanjeni protok struje. Ovaj problem se rešava premazivanjem stubića sa mašću koja ima antikorozivno dejstvo.
• Sulfatizacija koja nastaje kada se na elektrode nahvata čvrst sloj olovo-sulfata, koji slabi akumulator. Ovo se dešava kada on nije u potpunosti napunjen i kada ostane duže u tom stanju.
• Ako ste nabavili akumulator lošeg kvaliteta.

Ako kojim slučajem ne možete startovati automobil a znate da je uzrok tome prazan akumulator, automobil možete startovati pomoću akumulatora iz drugog vozila ili pomoću mobilne baterije (boostera), nakon čega će motor u radu nastaviti da puni akumulator. Kada na ovakav način startujete automobil, ne smete ga ostaviti da samo radi u praznom hodu (na “leru”) jer u tom slučaju količina električne energije koju obezbeđuje alternator neće biti dovoljna da se vaš ispražnjen akumulator dopuni. Kako biste mogli da dovoljno dopunite akumulator da bi vam upalio i nakon nekog vremena ponovo u toj situaciji, potrebno ga je voziti pod višim brojem obrtaja (minimalno oko 2.000/min) barem u periodu od oko pola sata. Da biste ovako pokrenuli motor, potrebno je da imate kablove za startovanje koji su najčešće crveno/crne boje, ali i kada su ovi kablovi u pitanju morate da vodite računa o njihovom kvalitetu – pri paljenju recimo dizel motora veće kubikaže, jačina struje koja je potrebna za pokretanje anlasera može biti tolika da se ne može preneti kroz kablove za startovanje manjeg poprečnog preseka (tanje) ili za one u kojima provodnici koji nisu od čistog bakra. U tom slučaju može se desiti da bez obzira na to što ste povezali kablove na drugo vozilo i što vaš anlaser “vergla”, motor ne može da se upali. Takođe, vodite računa da spoljni prečnik izolacije kabla ne mora da bude ispravan pokazatelj toga koliki je unutrašnji prečnik provodnika, jer ukoliko se koristi deblji sloj izolacije na kablovima oni mogu da spolja izgledaju kao kvalitetni, ali da svejedno njihov kapacitet prenosa energije bude mali.

U sledećem tekstu se nalazi opis ispravnog postupka kako da automobil sa praznim akumulatorom startujete uz pomoć akumulatora drugog automobila uz pomoć kablova.

Crveni kraj kabla za startovanje spojiti na „plus“ klemu ispražnjenog akumulatora. Zatim, drugi kraj „crvenog“ kabla prikačiti na „plus“ klemu akumulatora drugog automobila. Bitno je da crnu (negativnu) klemu prvo prikačite na ispravan (pun) akumulator, a zatim drugi kraj na čist (nelakiran) deo šasije u prostoru oko motora vozila koje treba da se startuje (kod mnogih savremenih akumulatora se u motornom prostoru nalazi posebno izveden priključak obično negde na njegovom zidu koji nije lakiran i čija je namena isključivo za ovo povezivanje pri paljenju vozila na kablove – proverite dokumentaciju koju imate u svom vozilu kada je ova tema u pitanju). Pored toga što je klemu poželjno zakačiti za ogoljenu metalnu površinu, važno je da ona nije spojena sa bilo kakvim instalacijama ili električnim sistemom vozila, kao i da je daleko od ventilatora i kaiševa motora. Najpre treba startovati vozilo sa ispravnim akumulatorom, po mogućnosti ga ostaviti da radi minut-dva, a zatim povećati broj obrtaja njegovog motora na 1.500 -2.000/min. Zatim se može startovati vozilo sa ispražnjenim akumulatorom. Nakon njegovog uspešnog paljenja, kablove za startovanje je potrebno odvojiti obrnutim redosledom.

Ono što bi svaki vlasnik automobila trebalo da zna i da praktikuje prilikomm održavanja akumulatora jeste da se mora obratiti serviserima sa kvalitetnim dijagnostičkim uređajima za ispitivanje i eventualno dopunjavanje istih. Servisna mreža u Srbiji koja u potpunosti može odgovoriti savremenim zahtevima kod popravki i održavanja je svakako ovlašćena mreža BOSCH Car Servisa. Bosch Car Servisi se nalaze u preko tideset gradova u Srbiji na trideset devet lokacija i u svakom trenutku mogu uraditi ispitivanje postojećeg akumulatora i čitavog sistema za njegovo punjenje na vozilu.

Važno je znati i to da pored ispravnog održavanja i servisiranja akumulator ima svoj životni vek i u jednom trenutku moraćete da razmišljate o kupovini novog akumulatora. Tada je potrebno nabaviti akumulator visokog kvaliteta a ono što svakako zaslužuje pažnju i preporuku je novi Bosch Power Line akumulator. BOSCH-ov Power Line akumulator obezbeđuje performance za visoke zahteve.

BOSCH-ovi Power Line akumulatori imaju visoku mogućnost prihvatanja punjenja sa povećanim kapacitetom.  Oni obezbeđuju pouzdano pokretanje motora čak i nakon dužih perioda mirovanja ili ako se vozilo uglavnom koristi za kratka putovanja.