Bateria auto a unui automobil

Bateria unui automobil are rolul de a stoca energie electrică necesară pentru a porni motorul și pentru a alimenta consumatorii electrici atunci când motorul termic este oprit. O baterie auto trebuie să le îndeplinească următoarele cerințe:

• să alimenteze demarorul în faza de pornire a motorului termic
• să alimenteze consumatorii electrici când alternatorul nu funcționează
• să filtreze oscilațiile de tensiune din sistemul electric
• să alimenteze cu energie electrică sistemele electronice active permanent (memoriile modulelor electronice de control, alarme)

    Bateria trebuie să îndeplinească aceste funcții pe o plajă largă de temperaturi. În condiții extreme de temperaturi scăzute (-30 °C) bateria trebuie să asigure pornirea motorului, precum și în condiții de căldură excesivă (70 °C).

    Poziționarea bateriei se face de obicei în compartimentul motor și trebuie să țină cont de următoarele constrângeri: lungime cât mai scurtă a cablurilor de alimentare a demarorului, protecție împotriva contaminării, asigurarea temperaturii normale de funcționare, protecție împotriva vibrațiilor precum și acces ușor în vederea verificării și a înlocuirii.

Principiul de funcționare al unei baterii auto

    O baterie este construită din celule galvanice, numite și pile electrice. Bateria are la bază principiul lui Volta, care spune că între două metale diferite imersate în electrolit (lichid care permite trecerea curentului electric) apare o tensiune electrică.

    Cele două piese metalice se numesc electrozi, electrodul pozitiv numindu-se catod iar cel negativ anod. Datorită reacțiilor chimice dintre electroni și electrolit apare energia electrică. Astfel, bateria din energia chimică produce curent continuu.

    Automobilele cu motor termic sunt echipate aproape în exclusivitate cu baterii pe bază de plumb. Datorită prețului scăzut și a curentului mare generat, bateriile cu plumb sunt cele mai utilizate pentru alimentarea circuitului electric al automobilului.

    Bateria auto este formată din 6 celule (pile electrice) legate în serie. Fiecare celulă generează o tensiune de aproximativ 2.12 V, tensiunea totală a bateriei în gol fiind de 6 x 2.12 = 12.72 V (baterie complet încărcată).

    Fiecare celulă a bateriei conține:

• un electrod pozitiv din bioxid de plumb (PbO2)
• un electrod negativ din plumb poros (Pb)
• electrolit din acid sulfuric (H2SO4) și apă (H2O)

    Dacă cei doi electrozi se leagă prin intermediul unui circuit electric, în baterie se produc reacții chimice care generează curent electric.

    Când bateria produce curent electric cei doi electrozi de plumb și acidul sulfuric se transformă în sulfat de plumb (PbSO4) și apă (H2O).

    Densitatea electrolitului este imaginea clară a stării de încărcare a bateriei. Când bateria este încărcată complet, acidul sulfuric din electrolit este în proporție de aproximativ 38%, restul fiind apă. Deoarece acidul sulfuric are densitatea mai mare decât apa, cu cât avem mai mult acid sulfuric, cu atât densitatea electrolitului este mai mare.

Densitatea electrolitului [g/cm3]	Tensiune celulă [V]	Tensiune baterie [V]	Starea de încărcare [%]
1.28	2.12	12.72	100
1.24	2.08	12.48	70
1.20	2.04	12.24	50
1.15	1.99	11.94	20
1.12	1.96	11.76	0

  Componentele unei baterii auto

    O baterie auto este compusă din 6 celule conectate în serie, fiecare celulă producând peste 2 V. Celulele sunt separate între ele, electrolitul din fiecare celulă nu este în contact cu cel din celula învecinată.

Foto: Componentele unei baterii auto

1. borne
2. placi bioxid de plumb (+)
3. plăci plumb (-)
4. electrolit
5. carcasă material plastic

    Electrozii ce formează fiecare celulă sunt formați din plăci separate de un plastic poros. Bateriile de generație veche, cu întreținere, conțineau plăci din plumb (Pb). Întreținerea unei baterii presupune verificarea periodică a nivelului de electrolit, măsurarea densității acestuia și completarea la nevoie cu apă distilată sau demineralizată.

    Bateriile actuale utilizează un aliaj pe bază de calciu (PbCa). Avantajul acestui tip de baterii, fără întreținere, etanșe, este nivelul mai scăzut de gaze produse când bateria este complet încărcată. Majoritatea bateriilor fără întreținere sunt prevăzute cu un indicator de stare („ochi magic”). }n funcție de culoarea acestui indicator se poate determina starea de încărcare a bateriei. (cand este verde bateria este incarcata, cand este negru bateria este descarcata)

    Funcționarea indicatorul de stare este de natură mecanică. Acesta conține una sau mai multe bile din plastic, care, în funcție de densitatea electrolitului, arată starea de încărcare a bateriei. „Ochiul magic” indică starea de încărcare doar pentru o celulă a bateriei, dar este reprezentativ pentru toată bateria.

Datele tehnice ale unei baterii auto

    Bateriile cu plumb utilizate la automobilele cu motoare termice sunt clasificate în principal în funcție de capacitate și de curentul de descărcare la rece. Pe fiecare baterie sunt trecute următoarele caracteristici tehnice:

12 V	60 Ah	680 A
domeniul de tensiune a bateriei	capacitatea bateriei	curentul de descărcare la rece

    Capacitatea bateriei reprezintă sarcina electrică stocată în baterie. Unitatea de măsură este Ah (amperi oră). Cu cât capacitatea bateriei este mai mare cu atât bateria poate furniza un curent mare timp îndelungat.

    O baterie de capacitate 60 Ah poate furniza un curent de 60 A timp de 1 oră până când este descărcată complet. Cu cât curentul este mai mare cu atât timpul de furnizare se reduce.

    Capacitatea bateriei furnizată de producător este specifică pentru o anumită temperatură (de obicei 25 °C) și un anumit timp de descărcare (ex. 3 A timp de 20 ore).

    Teoretic, dacă demarorul ar fi alimentat un timp îndelungat de la baterie, cu un curent de 180 A, în 20 minute bateria ar fi complet descărcată. În realitate timpul este mai scurt deoarece cu cât curentul debitat de baterie este mai mare, temperatura bateriei crește și rezistența internă de asemenea. Astfel, o parte din curentul generat de baterie este disipat în căldură.

    De asemenea, capacitatea bateriei depinde și de temperatură. Cu cât temperatura exterioară este mai scăzută, cu atât capacitatea bateriei este diminuată. Pentru o temperatură exterioară de -12 °C, capacitatea bateriei este aproximativ 65% din capacitatea nominală. Astfel, în loc de 60 Ah vom avea doar 39 Ah.

    Curentul de descărcare la rece este curentul generat de baterie timp de 10 secunde, la o temperatură de -18 °C, tensiunea minimă a bateriei fiind de 7.5 V.

    Un alt parametru al bateriei, este rezerva de capacitate (ex. 125 minute). Acesta reprezintă durata de timp în minute pentru care bateria poate furniza un curent de 25 A, la o temperatură de 25 °C, tensiunea minimă a bateriei fiind 10.5 V.

Diagnosticarea unei baterii auto

    Starea unei baterii se poate determina prin mai multe metode:

Inspecție vizuală
    Se verifică bateria să nu prezinte crăpături pe carcasă, scurgeri și legături electrice oxidate.

Verificarea stării de încărcare
    La bateriile fără întreținere acest lucru se verifică cu ajutorul indicatorului de stare și cu un multimetru. Tensiunea la bornele bateriei se măsoară cu toți consumatorii electrici deconectați și după 30 min. de la ultima încărcare/descărcare.

    La bateriile cu întreținere se verifică nivelul electrolitului, densitatea electrolitului (cu un densimetru) precum și tensiunea la borne cu ajutorul unui multimetru.

    Atenție: În cazul unei presupuse probleme a bateriei asigurați-vă că sistemul de încărcare (alternatorul) funcționează în parametrii normali. În multe cazuri bateria se defectează datorită unei încărcări insuficiente sau a unei supraîncărcări.

Sfaturi privind întreținerea și utilizarea unei baterii auto

• dacă efectuați operații asupra bateriilor cu întreținere purtați echipament cu protecție, acidul sulfuric din electrolit provoacă leziuni în contact cu pielea!
• utilizați numai baterii cu caracteristicile tehnice specificate de producătorul automobilului; dacă se utilizează baterii cu capacitatea mai mică decât cea specificată bateria va fi mai solicitată și cu durata de viață redusă
• evitați stocarea bateriei în locuri cu temperatură excesivă: căldura excesivă cauzează evaporarea apei din baterie și scăderea nivelului electrolitului; în acest caz nu va mai putea fi utilizată întreaga suprafață a plăcilor iar capacitatea bateriei va scădea
• completarea electrolitului se face întotdeauna cu apă demineralizată sau distilată pentru a preveni eventuale depuneri pe plăci
• nu este recomandat să se țină bateria descărcată (densitate electrolit mai mică de 1.2 g/cm3) la temperaturi sub 0 °C, apa din electrolit poate îngheață și duce la distrugerea plăcilor
• tensiunea de încărcare a alternatorului trebuie să se mențină în jurul valorii de 14.2 V (±0.2 V)
• dacă densitatea electrolitului este sub 1.24 g/cm3 acesta se va înlocui
• bateriile stocate pe o perioadă mai mare de timp (peste 2 luni) necesită verificare și încărcare (dacă este cazul)
  sursa: e-automobile