Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ắc quy

Chức năng,cấu tạo,phân loại và nguyên lý hoạt động của ắc quy.Giúp các bạn sinh viên đỡ vất vả hơn khi phải dịch các tài liệu tiếng anh.Phần slide đơn giản,dễ hiểu do mình sưu tầm.đặc biệt hữu dụng đối với các sinh viên học ĐiệnĐiện tử ô tô cơ bản.

 Hệ thống điện-điện tử ô tô cơ bản

B n Có Bi t! ạ ế

 Ắc quy là một dạng nguồn điện hóa học ,dùng để lưu trữ điện năng dưới dạng hóa năng

 Trên xe TOYOTA ăc quy là nguồn điện chính,nó lưu trữ hóa

chất,không điện.Hai loại chì trong 1 hỗn hợp axit phản ứng tạo

ra điện áp.phản ứng điện hóa này thay đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện

TỔNG QUAN VỀ ĂC QUY

Chức năng

Vận hành hệ thống chiếu sáng và phụ

kiện khi động cơ tắt.

Khởi động động cơ và cung cấp điện

cho hệ thống đánh lửa trong củ đề

Ăc quy có thể cần thiết để chạy máy

khi yêu cầu tải điện của xe vượt quá

nguồn cung cấp từ hệ thống sạc.

Ngoài ra acquy cũng giống như thiết bị điều áp,bằng cách hấp thụ điện áp phóng bất thường trong hệ thống điện của xe.Nếu không có

sự bảo vệ này,các chi tiết điện hoặc điện

tử nào đó có thể bị

hư hỏng do điện áp

cao.

 1.Ắc quy sơ cấp (ắc quy không sạc được)

 Phản ứng hóa học hoàn toàn phá hủy một trong những kim loại sau một khoảng thời gian.Ăc quy không còn cung cấp đủ điện cho đèn,radio…Các nhà sản xuất khuyến cáo không nên tái sử dụng ăc quy sơ cấp.Các chủng loại ăc quy dùng 1 lần gồm Kẽm – cacbon và ăc quy kiềm.

 2.Ăc quy thứ cấp (Ăc quy sạc được)

 Sự phản ứng của kim loại và hỗn hợp axit như là nguồn cung cấp điện áp cho ăc quy Khi các kim loại ở bản cực trở lên giống nhau, axit yếu yếu dần được gọi là sự phóng điện Bằng cách nạp điện hướng ngược lại, các vật liệu pin có thể được phục hồi Điều này được gọi là sạc ăc quy axit chì thứ cấp.

 3.Ắc quy nước: Các ăc quy chì-axit chứa đầy chất điện phân và nước khi nó được sản xuất.Trong thời gian lưu trữ,một phản ứng hóa học chậm sẽ tự xả điện nên sạc điện định kì là cần thiết.Đối với ăc quy TOYOTA nên sạc sau 5-7 tháng.

 4.Ắc quy khô :Ăc quy được sản xuất,sạc,làm sạch,sấy khô,niêm phong vận chuyển ,không cần dung dịch điện phân.Nó có thể lưu trữ trong 12-18 tháng.Khi đưa vào sử dụng,nó đòi hỏi cần sạc định kì.

PHÂN LOẠI ĂC QUY

 5.Ăc quy ít bảo dưỡng:

 Hầu hết ăc quy trên xe TOYOTA được coi là ăc quy it bảo dưỡng.Ăc quy này được thiết kế để làm giảm nhiệt bên trong và sự mất nước.Chỉ nên bổ sung nước khi xe đi 15000 dặm trở lên.

 Trên thị trường hiện nay Ắc quy có 2 loại thông dụng là

 Ắc quy A-xít được chia làm 2 loại chính sau:

 + Ắc quy A-xít chì hở

 + Ắc quy A-xít chì kín

CẤU TẠO

 Vỏ giữ vai trò bảo vệ các bộ phận bên trong ăc quy.Chia làm nhiều ngăn và tạo khoảng trống phía đáy để đựng dung dịch và các cặn bẩn.Những chiếc vỏ trong suốt cho phép chúng ta kiểm tra mức dung dịch điện phân mà không cần tháo nút thông hơi.

 5.HỘC BÌNH (ngăn).

 Một cụm bản cực tích điện âm và dương gắn với tấm chắn ở giữa.Khi ngâm trong chất điện phân,một ngăn sản xuất khoảng 2.1V (không phân biệt số lượng và kích thước của bản cực),hộc acquy được nối thành hàng,vì vậy số lượng các ngăn xác định điện áp của ăc quy.Một ăc quy 12V có 6 ngăn.

 NGUYÊN LÝ

 Ăc quy axit chì có nguyên lý đơn giản Khi hai kim loại khác nhau được ngâm trong một dung dịch axit,phản ứng hóa học tạo ra điện áp.Một bản cực là dioxit chì (PbO2) mang điện tích dương,bản còn lại là chì (Pb) mang điện tích âm.Dung dịch axit là hỗn hợp của axit sunfuric(H2SO4) và nước được gọi là dung dịch điện phân.Nếu dây dẫn và tải (ví dụ bóng đèn) được nối với 2 bản cực thì đèn sẽ sáng cho đến khi kim loại trở lên giống nhau và axit cũng phản ứng hết.

 Quá trình sẽ được đảo ngược nếu ta sạc điện vào ăc quy theo hướng ngược lại,sạc đến khi các bản cực và dung dịch điện phân khôi phục lại trạng thái ban đầu của nó,băng mắt thường ta sẽ nhìn thấy dung dịch sủi bọt đều (gọi

là hiện tượng sôi),thì lúc đó ăc quy đã được nạp đầy.

 2.PHÓNG ĐIỆN.

 Khi ắc quy được xả,chất điện phân bị pha loãng và các bản cực Sunfat,chất điện phân tách thành H2 và SO4,các H2 liên kết với O2 từ tấm chì dioxit sẽ tạo nhiều nước.Các Sunfat kết hợp với chì trong cả hai tấm tạo chì sunfat.

 Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn chuyển thành PbSO4.



Pb+SO4PbSO4+2e- Quá trình các e tự do di chuyển giữa 2 bản cực đã sinh ra dòng điện.dòng điện đó được dẫn chính bởi các thanh nối,qua cọc bình đến tải tạo thành mạch kín.

 3.THẢI.

 Khi một ăc quy đầy đã xả hết điện,cả 2 bản cực được phủ bằng chì sunfat,chất điện phân bị pha loãng,chủ yếu là nước.

 Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O + O2

 Tại cực âm: Pb + H2SO4  PbSO4 + H 2

 4.NẠP ĐIỆN.

 Trong thời gian sạc,tác động hóa học làm đảo ngược,sunfat rời khỏi tấm

và kết hợp với H2 để trở thành H2SO4 O2 tự do kết hợp với chì trên bản cực tạo thành PbO2,Khí thoát ra khi pin sạc gần đầy,các bọt khí H2 xuất hiện

ở cực âm,O2 xuất hiện ở cực dương.

 SO4+H2H2SO4

 O2+PbPbO2

 DUNG LƯỢNG CỦA ĂC QUY

Ắc quy phải có đủ năng lượng để giúp động cơ khởi động và nguồn năng lượng dự trữ cung cấp đầy đủ cho các thiết bị trên xe nkhi cần.Sau khi giúp khởi động xe,ăc quy sẽ được sạc đầy.Khả năng tích trữ hay dung lượng của ăc quy phụ thuộc vào kích cỡ và số lượng tấm chì hoặc dung dịch ion tích điện,dựa vào

độ lớn điện áp của dòng điện.

Những tiêu chuẩn đánh giá công suất ắc quy:

Dung lượng dự trữ:

Ăc quy phải có đủ dung lượng để cấp cho xe khởi động,đèn và các thiết bị khác trên xe khi xe chưa khởi động (máy phát chưa hoạt động).Dung lượng của ăc quy phải chi dùng trong một thời gian khi hệ thống sạc có vấn đề.Các thông số về dung lượng của ăc quy:thời gian,thời gian sạc đầy cho ăc quy ở 80°F

(26,7°C),dòng ăc quy khi sử dụng ở 25amps trong khi vẫn phải duy trì điện áp 1,75V (10,5V trên 12V của

ăc quy).Những loại ăc quy sử dụng trên dòng Variours Toyota có thể đạt từ 55>115 phút.

 Amp-hours (cường độ dòng và thời gian sử dụng) Ăc quy phải duy trì được dung lượng của mình và đầy đủ năng lượng cung cấp cho các thiết bị khi cần.Đây là những phương pháp để ăc quy có thể cung cấp 20h không cần sạc.Dung lượng của ăc quy được đánh giá bởi cường độ dòng và thời gian sử dụng.(Bảng xếp hạng của ăc quy sẽ được ghi ở dưới).Các thông số về cường độ dòng và thời gian sử dụng ,các loại ăc quy hiện nay có thể cung cấp khoảng 20h ở 80°F (26,7°C) trong khi điện áp phải lớn hơn 1,75V(tổng 10,5 V trên 12V ăc quy )

 Ví dụ :Ắc quy cung cấp dòng 4amps trong 20h được tính là 80amps-hours

(4x20=80).Ăc quy sử dụng trên dòng xe Vanious Toyota có thể đạt 40đến 80 hours.

 Các yêu tố ảnh hưởng đến việc sạc của ăc quy :(gồm 5 yếu tố ảnh hưởng đến việc sạc của ăc quy hoặc giupsn tăng tuổi thọ và khả năng lưu trữ của ăc quy).

 1.Nhiệt độ.:

 khi nhiệt độ thấp,việc sạc sẽ kém đi.Ắc quy lạnh sẽ mất nhiều thời gian hơn để sạc.Ăc quy ấm cần ít thời gian.Không bao giờ được sậc ăc quy ở quá lạnh.(đông lạnh)

 2.Trạng thái sạc:Các tấm nhỏ tích điện của bộ sạc.

 Nguyên vật liệu cấu tạo lên ăc quy qua quá trình sử dụng lâu dài sẽ giảm khả năng sạc.Những lỗi nghiêm trọng khi sử dụng ăc quy sẽ tạo ra những tinh thể cứng bám trên bề mặt của tấm.Những chiếc xe có hệ thống sạc có thể sạc ở tốc độ cao để loại

bỏ mảng bám như vậy.

 3.Diện tích bản cực.

 -Những bản cực nhỏ sẽ sạc chậm hơn những bản cực lớn.Khi những mảng bám phủ kín diện tích tấm, hệ thống sạc có thể không tự khôi phục cho ăc quy.

 NGUYÊN NHÂN DẪN ĐẾN GIẢM TUỔI THỌ CỦA ĂC QUY

giảm tuổi thọ của ác quy.

 Điện mức phân

cũng như quá trình tác động hóa học khi dòng điện bị mất có thể do nứt, bảo dưỡng kém (không thêm nước khi cần thiết) Trong trường hợp

nghiêm trọng khi nhiệt độ quá cao sẽ gây ra thoát khí quá mức dẫn đến lượng nước giảm Quá nhiều điện cũng ảnh hưởng xấu là làm loãng chất điện phân và đổ ra có thể ăn mòn các cực của pin.

 Mức sạc

khí quá mức cố thể dẫn đến nổ bình Quá nhiều thoát khí có thể rửa vật liệu tích cực ra khỏi tấm, cũng như nguyên nhân gây ra việc sử dụng quá nhiều nước Quá nhiều nhiệt có thể oxy hóa các vật liệu cực dương và bề mặt tấm

 Sức chứa của pin

 Một hệ thống sạc bị lỗi sẽ không duy trì dung lượng của pin một cách đầy đủ Sức chứa của ác quy bị lỗi nghiêm trọng sẽ cho phép trên các tấm để trở nên cứng và không thể loại bỏ những mẳng bám bằng cách sạc bình thường Các ion điện phân yếu sẽ đóng

băng dễ dàng hơn Dung lượng của ác quy bị lỗi có thể thất bại để khởi động xe.

 Qúa trình ăn mòn

 khí thoát có thể gây ăn mòn thiết bị đầu cuối kết nối, và kim loại ở các điểm kết nối Dấu hiện ăn mòn như tang điện trở, làm giảm điện áp có sẵn và giảm hiệu quả sạc Việc thoát khí có thể tạo ra những phản ứng ngăn cản việc sạc

 Chu kỳ sạc

 chu trình lặp đi lặp lại của việc sạc đầy ác quy đến khi sử dụng hết rồi lại tiếp tục chu

trình cũ.Việc đó có thể là nguyên nhân dẫn đến hư hại cho những tấm pin Điều đó có thể ảnh hưởng đến ác quy và tuổi thọ của nó

 Nhiệt độ

 Nhiệt độ cao từ việc sạc quá mức hoặc động cơ nhiệt có thể làm giảm tuổi thọ pin Nhiệt

độ thấp có thể gây đóng băng của chất điện ly yếu Ở 0 ° F (-17,8 pin được sạc đầy cung cấp ít hơn một nửa ion điện tử bình thường của nó Đồng thời, động cơ lạnh đòi hỏi

phải gấp đôi lượngđiện để giúp động cơ hoạt động Các chất điện phân trong pin sạc đầy sẽ không đóng băng cho đến khi 60-F hoặc thấp hơn, trong khi điện phân trong pin sạc đầy sẽ đóng băng ở 18 F

 Kiểm tra trực quan

Bảo dưỡng ắc quy nên bắt đầu với một bài kiểm tra trực quan kĩ lưỡng điều này có thể phát hiện đơn giản vấn đề, dễ dàng sửa chữa , hoặc các vấn đề mà có thể yêu cầu cần thay thế ắc quy.

1.Kiểm tra vết nứt trong trường hợp ắc quy và đầu cực bị hỏng hoặc có thể xảy rò rỉ điện Ắc quy phải được thay thế.

2.Kiểm tra cáp kết nối bị nứt hoặc bị vỡ Thay thế khi cần thiết

3.Kiểm tra ăn mòn cực hoặc axit vào trường hợp trên làm sạch đầu cực với một hỗn hợp của mối và baking soda hoặc amoniac Một bàn chải sắt là cần thiết cho sự ăn mòn nặng trên đầu cực.

4.Kiểm tra cho cái kẹp ắc quy lỏng và cáp kết nối lỏng lẻo Vặn chặt khi cần thiết.

5.Kiểm tra mức độ của chất điện phân Mức độ có thể được thấy qua các đường phân nhựa mờ hoặc bằng cách bỏ các nắp lỗ thông hơi và nhìn trực tiếp vào bình Mức độ thích hợp là ½ trên đường phân cách Nếu cần thiết , thêm nước cất , thêm nước cất vào mỗi bình điện mức thấp Tránh tràn đầy ,khi nước được thêm vào luôn sạc điện ắc quy để đảm bảo nước và hỗn hợp axit được hòa lẫn.

6.Kiểm tra điện phân đục bạc màu do quá mực hoặc rung động Điều này có thể gây ra

sự phóng điện cao vấn đề được sửa chữa hoặc thay thế ắc quy

7.Kiểm tra trạng thái của tấm và vách ngăn Bản ắc quy nên luôn phiên tối “+” và sáng “-“ Nếu tất cả là sáng Nếu tất cả là sáng, vách ngăn nứt có thể không đạt được mức thông thường Ắc quy có thể được thay thế.Nạp thiếu là vấn đề được sửa chữa

8.Kiểm tra độ căng và tình trạng của các vàng đai điện Mọt dây đai lỏng phải được siết chặt Một dây đau quá chặt sẽ làm giảm tuổi thọ của máy phát điện Nó phải được nới lỏng đúng thông số kĩ thuật Một vòng đai bị sờn hoặc bong sẽ không khởi động được,ta cần thay nó.

Lưu ý : Đo điện thế bằng thiết bị đã được phe duyệt :Nippondenso , BTG-20(SST) , Borroughs 33-73F.

BT-9.Kiểm tra vì ắc quy hết điện hoặc tái sử dụng một ampe kế nối ampe kế nối tiếp nhau giữa cực

âm máy phát điện và cáp nối mặt đất Xe toyota thường xuất hiện ít hơn 020amp của hệ tải để duy trì nếu thấy hơn 035apm thì không chấp nhận Nếu ampe kế hiển thị lớn hơn 035amp , xác định vị trí và sửa chữa nguyên nhân ắc quy quá mức

10.Kiểm tra đầu ra của ắc quy sử dụng một vấn đề chọn phạm vi điện áp thấp trên đồng hồ Kết nối cực âm ( màu đen ) Kiểm tra dẫn đến vị trí cực âm của ắc quy và kết nối với cực dương (màu

đỏ ) Kiểm tra dần đến đầu của hộp ắc quy Nếu máy được hơn 0.5v làm sạch trên hộp bằng cách sử dụng baking soda và nước.

 Kiểm tra trạng thái sạc ắc quy

 Các thử nghiệm trạng thái sặc bình ắc quy kiểm tra trong điều kiện hóa học Một phương pháp sử dụng một tỷ trọng kế để đo trọng lượng riêng của chất điện phân Một phương pháp khác sử dụng một vôn kế kĩ thuật sô để kiểm tra điện áp mạch hở của ắc quy , và một số dấu hiệu chung về tình trạng của ắc quy , kiểm tra bằng mắt chỉ số ( nếu một ắc quy) hoặc kiểm tra độ sáng đèn pha khi khỏi động

 CÁC BƯỚC KIỂM TRA:

 Các bước sau đây phải tháo một quy trình điển hình để thực hiện một bài kiểm tra

 1.Tháo nắp hoặc vỏ từ ắc quy

 2.Vặn bóng đèn phù kế và lắp ống đèn vào trong thiết bị gần nhất với cực dương cả ắc quy

 3.Từ từ thả bóng để vẽ trong chỉ đủ điện để gay phao tăng Không tháo ống ra khỏi thiết bị

 4.Đọc các trọng lượng riêng cụ thể ghi trên phao Hãy chắc chắn các phao đang trôi tự do , không tiếp xúc với bên trên của bình ắc quy Uốn cong xuống để đọc qua các tỷ trọng kế Bỏ qua độ cong nhẹ của chất lỏng trên phao

 5.Đọc nhiệt độ của chất điện phân

 6.Ghi lại kết quả và lắp lại các quy trình còn lại của các thiết bị.

 CHỈNH NHIỆT ĐỘ : Các trọng lượng riêng thay đổi theo nhiệt độ

 Tăng nhiệt độ chất lỏng làm giảm trọng lượng riêng Giảm nhiệt độ chất lỏng làm tăng

trọng lượng riêng Tỉ trọng kế là chính xác tại 80F(26,7C).Nếu chất điện phân tại bất kì nhiệt độ khác nhau , các tỉ trọng kế phải được điều chỉnh Hầu hết các tỉ trọng kế có một bóng đèn trong nhiệt kế và chuyển đổi biểu đồ Tham khảo các biểu đồ chỉnh nhiệt độ Đối với mối 10F(5.5C) với 80F (26.7C), ADD 0.004 đến bạn đọc.



 KẾT QUẢ KIỂM TRA :

 Bài đọc nói rất nhiều về tình trạng ắc quy

 1.Một ắc quy đầy sẽ phải có trọng lượng riêng khoảng 1,265

 2 Đo trọng lượng riêng dưới 1.225 thường có nghĩa là ắc quy đang gần hết , cần được sạc

 3 Đọc khoảng 1.190 chỉ ra rằng sunfat về ban đầu , ắc quy cần được sạc

 4 Đọc kết quả khoảng 1.155 chỉ xả năng Sạc chậm cần thiết bị để khôi phục roat hoạt động lại

 5.Đọc kết quả khoảng 1.120 hoặc ít hơn chỉ ra rằng ắc quy đã được xả hoàn toàn Nó có thể yêu cầu thay thế Nhưng sạc chậm có thể khôi phục lại ăc quy

 6.Một sự khác biệt của 50 điểm (0.050) hoặc nhiều hơn giữa một hoặc nhiều thiết bị có thấy ắc quy bị lỗi Nó cần được thay thế

 7 Khi trọng lượng riêng của tất cả các thiết bị là trên 1.225 và sự thay đổi giữa các thiết bị bộ phận ít hơn 50 điểm thì ắc quy cần được kiểm tra

 mạnh

 MỞ ĐIỆN ÁP MẠCH

 Một điện áp vôn kế kĩ thuật số được sử dụng để kiểm tra điện áp mạch hở của ắc quy

 1.Nếu ắc quy bị lỗi , bật đèn pha trong một phút để loại bỏ điện bề mặt

 2.Bật tắt đèn pha và kết nối vôn kế trên các cực của ắc quy.

 3.Đọc vôn kế ắc quy sạc đầy sẽ có một điện áp hở mạch ít nhất 12,6V Một

ắc quy chết sẽ có điện áp hở mạch ít hơn 12V

 MẮT BIỂU THỊ

 Toyota có thiết bị một ban chỉ thị cho điện phân và măt cụ thể cho thấy màu

đỏ , mức điện thấp hoặc ắc quy xả nghiêm trọng Màu xanh cho thấy mức độ

là không sao và pin còn ít nhất 25%.

cấp điện và sức

 THỬ NGHIỆM TẢI NẶNG.

 Trong khi thử nghiệm điện áp mạch mở quyết đinh trạng thái nạp của ăcquy,

nó không đo lường khả năng của ăc quy để cung cấp năng lượng đủ Mặt khác, hoặc tải nặng Thực hiện kiểm tra,một đồng hồ kiểm tra sun VAT -40 được sử dụng nếu thử nghiệm, hãy làm theo chỉ dẫn của nhà sản xuất Các bước sau đây trình bày một quy trình điển hình để thử nghiệm một ăc quy phụ tải: