Accu:


Op deze pagina worden de volgende onderdelen beschreven:
-Algemeen
-Werking
-Opbouw van de accu
-Plus- en minplaten
-Accucellen
-Laden / ontladen
-Capaciteit
-Koudstartstroom
-Loskoppelen van de accupolen
-Opstarten met startkabels



Algemeen:
De accu heeft als taak de energie aan de verbruikers te leveren op momenten dat de dynamo geen- of te weinig energie levert, bijvoorbeeld bij het starten van de motor. De accu is een buffer waar energie in opgeslagen zit. De energie die de dynamo levert, wordt in de accu opgeslagen en moet het weer afgeven wanneer het nodig is. Omdat elektrische energie moeilijk op te slaan is, wordt de door de dynamo geleverde elektrische energie omgezet in chemische energie. Als de accu dan elektrische energie moet leveren aan de verbruikers, wordt de chemische energie weer omgezet in elektrische energie.

 

Wanneer de accu van de auto in een goede conditie is, maar na een paar uur stilstaan toch weer leeg is, kan er sprake zijn van een Clandestiene verbruiker.


Werking:
In de accu zitten meerdere dunne loden platen in een bak met zwavelzuur. Het lood gaat een verbinding aan met zwavel. Er ontstaat dan een chemische reactie. Het lood wordt omgezet in loodsulfaat (PbSO4).
Verdund zwavelzuur is een mengsel van zwavelzuur en gedemineraliseerd (gezuiverd) water. Verdund zwavelzuur wordt vaak elektrolyt genoemd. Wanneer de loden platen worden verbonden met een laadinrichting zullen de loden platen een verandering ondergaan. De plaat die met de min is verbonden staat zwavel af aan de elektrolyt. Het loodsulfaat wordt omgezet naar poreus lood. De plaat die met de plus is verbonden neemt zuurstof op uit de elektrolyt en staat zwavel af aan de elektrolyt. Deze plaat bevat na het laden looddiocide (PbO2). Door bovengenoemde proces ontstaat er een spanningsverschil tussen de plus- en minplaat.

 

Als op de loden platen die op de eerdergenoemde manier zijn geladen een verbruiker wordt aangesloten, gaat er een stroom vloeien. Hierbij wordt de looddioxide van de plusplaat weer omgezet naar loodsulfaat. Het poreuze lood van de minplaat wordt ook omgezet naar loodsulfaat. Bij het laden en ontladen van de accu’s treedt er dus een verandering op in de plusplaten en de minplaten (chemische werking). De elektrolyt ondergaat bij het laden en ontladen eveneens een verandering. Als de accu ontladen is, bestaan de plusplaten en de minplaten uit loodsulfaat. De zwavel die gebruikt is om loodsulfaat te vormen, is onttokken aan de elektrolyt. De elektrolyt van een accu die is ontladen heeft daarom een laag zwavelgehalte. Bij een geladen accu is het loodsulfaat van de platen afgestaan aan de elektrolyt. De elektrolyt heeft dan een hoog zwavelgehalte. Omdat de zwaveldeeltjes de zwaardere deeltjes zijn in de elektrolyt wordt de soortgelijke massa van de elektrolyt groter als de ladingstoestand van de accu toeneemt. Van een volledig geladen accu heeft de elektrolyt een soortgelijke massa van 1280 kg/m3. als de accu volledig ontladen is, heeft de elektrolyt een soortelijke massa van 1140 kg/m3. Ter vergelijking: water heeft een soortelijke massa van 1000 kg/m3.

 
 

Opbouw van de accu:
Accu’s zijn opgebouwd uit een aantal cellen, waarvan elke cel een aantal plusplaten en minplaten bevat. Elke cel heeft een spanning van ongeveer 2V. Een 12 V accu heeft 6 cellen die in serie geschakeld zijn. De plus- en minplaten worden van elkaar gescheiden door separatoren.
 

Plus en minplaten:
De plusplaten zijn verbonden met de pluspool, de minplaten met de minpool. Om aansluitfouten tegen te gaan zijn de polen beide gemerkt, en heeft de pluspool altijd een grotere diameter dan de minpool. De plus- en minplaten zijn met elkaar verbonden d.m.v. een brugstuk. De platen bestaan uit een rooster van loodregering. De roosters zijn gevuld met pasta (een mengsel van loodpoeder, zwavelzuur en diverse toepassingen). De separatoren zijn van kunststof en cellulose gemaakt. Bij de energieomzetting in de accu wordt er aan de plusplaat meer warmte ontwikkeld dan aan de minplaat. Om kromtrekken van de plusplaat tegen te gaan is de plusplaat altijd tussen twee minplaten geplaatst.

 

Accucellen:
Alle cellen van de accu zijn met het zogenaamde elektrolyt gevuld, een mengsel van gedestilleerd water en zwavelzuur. Gedestilleerd (ook wel gedemineraliseerd) water is water waar verontreinigde stoffen zoals kalk en chloorverbindingen zijn verwijderd. Bij oudere accu’s zijn de cellen voorzien van vulopeningen. Via deze openingen kan gedemineraliseerd water worden bijgevuld. De vulopening kan worden afgesloten met een vuldop. Bij nieuwere accu’s is het vullen niet meer mogelijk. Het zijn onderhoudsvrije accu’s waarbij het waterverbruik zo laag is, dat het bijvullen niet nodig is.

 
Laden / ontladen:
De ladingstoestand van een accu kan worden gemeten met een zuurweger. Een goede acculader verminderd de stroom automatisch als de laadspanning hoger wordt dan 2,35 V per cel (dus ca. 14 V bij een 12 V accu). Als deze waarde namelijk overschreden wordt, worden de watermoleculen ontleed in zuurstof en waterstof waardoor er waterstofgas ontstaat. Als er veel van dit gas ontstaat, vormt het een explosief mengsel (knalgas).

Normaalladen:
Bij normaalladen wordt de capaciteit van de accu weer op 100% gebracht. De grootte van de laadstroom is 5 tot 10% van de capaciteit. Een accu met een capaciteit van 40 Ah wordt bij het normaalladen geladen met een laadstroom van 2 tot 4 A.

Snelladen:
Accu’s die snel helemaal ontladen zijn, kunnen d.m.v. snelladen weer gedeeltelijk geladen worden. De laadstroom bedraagt 30 tot 50% van de capaciteit van de accu. Bij een accu met een capaciteit van 40Ah bedraagt de laadstroom 12 tot 20 A. Snelladen wordt niet zo vaak toegepast. Veel snelladers kunnen ook worden gebruikt als starthulp en normaallader.

Druppelladen:
Als een accu een langere tijd niet gebruikt wordt, treedt er spanningsverlies op door zelfontlading. Door constant een druppellader op de accu aan te sluiten wordt de accu altijd vol gehouden. De laadstroom bedraagt ongeveer 0,1% van de capaciteit van de accu. Een accu met een capaciteit van 40 Ah wordt dan geladen met een stroom van 0,04 A. Er zijn acculaders die aan het einde van het normaalladen automatisch overschakelen op druppellading.


Bufferladen:
Bij bufferladen zijn de verbruikers en de laadinrichting beide op de accu aangesloten. De lader levert een dusdanige stroom dat de accu praktisch vol blijft. De accu levert de piekstroom aan de gebruikers. Bufferladen vindt plaats als de dynamo de accu laadt en tegelijk stroom levert aan de gebruikers. De dynamo heeft een spanningsregelaar die is afgesteld op 14,4 V bij een 12 Volts installatie. Na het starten is de dynamo een tijdje aan het snelladen. Tijdens het rijden loopt de laadstroom sterk terug. Als de accu geheel geladen is, wordt de laadstroom zo klein dat de lader de accu alleen nog geladen houdt.


Als de auto in een garage staat, is het goed om de accu op de druppellader te hebben. De accu heeft dan een lagere levensduur als een accu die vaak langere tijd veel ontlaad, en door de dynamo weer snel bijgeladen wordt. Een accu raakt ontladen als er een verbruiker aan blijft staan bij een uitgeschakelde motor (zoals bijv. de verlichting). Als een accu diepontladen is (de accu is volledig leeg), dan raakt de accu inwendig beschadigd. De levensduur is hiermee drastisch verkort.


Capaciteit:
De capaciteit van de accu is de hoeveelheid elektrische energie die de accu maximaal kan bevatten. De capaciteit wordt uitgedrukt in Ah (ampère-uur) De capaciteit is vastgesteld aan de hand van de testresultaten. Voorbeeld: Een accu heeft een capaciteit van 60 Ah. Deze accu kan gedurende 20 uur lang een stroom leveren van 3A. (60Ah : 20u = 3A). De klemspanning zal hierbij niet lager worden dan 1,75V per cel.



Koudstartstroom:
In het algemeen kan worden aangenomen dat de grootte van de koudstartstroom 4 tot 5 maal van de capaciteit van de accu is. De koudstartstroom geeft informatie omtrent de snelheid waarmee de accu elektrische energie kan leveren. Voor startaccu’s die in auto’s worden gebruikt, is de koudstartstroom nog belangrijker dan de capaciteit. De koudstartstroom neemt sterk af bij daling van de temperatuur. Dit komt doordat de chemische reacties bij een lagere temperatuur veel trager verlopen. De omstandigheden waaronder de koude startstroom wordt gemeten zijn vooraf vastgesteld.


Volgens de DIN-normen geldt: de koudstartstroom is de maximale stroom die de accu bij een temperatuur van 255 K (-18 graden) gedurende een bepaalde tijd kan leveren, bij een voldoende spanning:

- Na 30 sec. Ontladen met de koudstartstroom moet de klemspanning nog steeds minimaal 1,5 V per cel zijn.

- Na 150 sec. Ontladen met de koudstartstroom moet de klemspanning nog minimaal 1V per cel zijn.
 


 

Loskoppelen van de accupolen:
Bij bepaalde werkzaamheden (denk aan de airbags, startmotor, dynamo) moet de accu los gekoppeld worden. Er kan anders kortsluiting ontstaan, of er kan onbedoeld een airbag geactiveerd worden. Het is in deze gevallen voldoende om de minpool te demonteren. De pluspool kan dan op de accu blijven zitten. Verwijder beslist nooit alléén de pluspool! Als deze namelijk de carrosserie raakt (wat dient als massa en dus met de minpool verbonden is) ontstaat er kortsluiting. Als de accu gedemonteerd wordt, dient ook altijd éérst de minpool, en daarna pas de pluspool gedemonteerd te worden.

Een accu mag nooit losgekoppeld worden met draaiende motor. De motoren van tegenwoordig zijn helemaal elektronisch geregeld. De elektronica kan zwaar beschadigd worden door de piekstromen die vanaf de dynamo komen.
Vroeger kon een (niet elektronisch geregelde) dieselmotor wel op die manier los gekoppeld worden, omdat de brandstofpomp mechanisch aangedreven werd en de verstuivers openden bij een bepaalde inspuitdruk. Door de mechanische werking kon de motor na het starten zonder accu blijven draaien.

 

Opstarten met startkabels:
Als de accu leeg is, moet de accu geladen worden om de motor weer te kunnen starten. Dit is mogelijk om de accu met behulp van startkabels op een andere auto te monteren. Het is belangrijk dat er goede (dikke) startkabels gebruikt worden. Dunne kabeltjes wekken veel weerstand op bij hoge stromen en worden daardoor erg warm. De kans bestaat dat een zwaardere / grotere motor niet opgestart kán worden met te lichte kabels.

De volgorde van het aansluiten is belangrijk; sluit nooit de plus (rode) en min (zwarte) kabels tegelijk op 1 accu aan, want dan kun je snel kortsluiting hebben door dat de contacten aan de andere kant van de kabel elkaar raken. Houd daarom deze volgorde aan:
1. Sluit de minkabel op de ene auto aan en de andere kant van de minkabel op de andere auto.
2. Sluit daarna pas de pluskabel op de ene auto aan, en daarna pas op de andere. Of dat eerst de plus, en daarna pas de minkabel, of andersom wordt aangesloten, dat maakt niet uit.


(Afb. van startkabels; rood is de plus- en zwart is de minkabel).

Nu staan beide accu's parallel aan elkaar. Als de accu's parallel staan, blijft de spanning gewoon 12v. Het is dus niet zo dat de accuspanning totaal nu 24 volt is. Dat zou wel zo zijn, als de accu's in serie zouden worden aangesloten, wat gebeurt bij bijv. elektrische / hybride voertuigen. Voor meer informatie over serie- en parallelschakelingen (met als voorbeeld weerstanden), zie de pagina Stroom, spanning weerstand.

Nu de accukabels aangesloten zijn, laadt de dynamo van de 'ladende' auto de lege accu op. Dit kun je best even een minuutje zo laten staan, omdat het anders mogelijk is dat de motor nog niet gestart kan worden. Zeker als dit een zware dieselmotor is. Na een minuut (of langer) kan de auto met de lege accu gestart worden.

De handelingen bij het demonteren van de startkabels is ook belangrijk; omdat de auto die de starthulp biedt aan de andere auto nog heel erg veel laadstroom via de startkabels overbrengt naar de lege accu, is het niet goed om in één keer de startkabels te verwijderen. De laadstroom / spanning is erg hoog bij het laden, maar bij het los halen van een kabel kan de stroom nergens naar toe, behalve in de eigen auto elektronica. Er heerst dan een stroompiek, welke ook in de regeleenheden terecht kan komen. Dit probleem kan voorkomen worden, door in de ladende auto (dus de auto die de lege accu bijlaadt), alle zware verbruikers in te schakelen. Denk aan de achterruitverwarming, verlichting, evt. stoelverwarming, etc. Bij het demonteren van een startkabel kan de piekstroom zich verdelen in deze componenten welke toch al veel stroom vragen. De regeleenheden blijven dan gespaard. Ook het demonteren van de startkabels gebeurd in de zelfde volgorde als het aansluiten; eerst de plus- of minkabel van beide auto's, en dan pas de andere. Nooit beide tegelijk van 1 accu halen.

Het beste is om een lege accu te laden met een acculader, want een dynamo laadt deze met de maximale laadstroom. Een acculader past de laadstroom aan de toestand van de accu aan. Wanneer een accu diepontladen is (dus wanneer de accuspanning is onder de 6 Volt gedaald is) raakt deze inwendig beschadigd. De levensduur is hiermee drastisch verkort.