emner:
- generelt
- drift
- Konstruktion af batteriet
- Plus og minus plader
- Battericeller
- Lastning/losning
- kapacitans
- Koldstart strøm
- Frakobl batteripolerne
- Start op med startkabler
overordnet:
Batteriets opgave er at levere energi til forbrugerne på tidspunkter, hvor generatoren leverer lidt eller ingen energi, for eksempel ved start af motoren. Batteriet er en buffer, der lagrer energi. Den energi, som generatoren leverer, lagres i batteriet og skal frigives igen, når det er nødvendigt. Fordi elektrisk energi er svær at lagre, omdannes den elektriske energi, der leveres af generatoren, til kemisk energi. Hvis batteriet så skal levere elektrisk energi til forbrugerne, omdannes den kemiske energi tilbage til elektrisk energi.
Hvis bilbatteriet er i god stand, men er tomt igen efter et par timers stilstand, kan der være et problem. hemmelig forbruger.
Operation:
Batteriet indeholder flere tynde blyplader i en beholder med svovlsyre. Blyet kombineres med svovl. Så sker der en kemisk reaktion. Blyet omdannes til blysulfat (PbSO4).
Fortyndet svovlsyre er en blanding af svovlsyre og demineraliseret (renset) vand. Fortyndet svovlsyre kaldes ofte en elektrolyt. Når blypladerne er forbundet til en ladeanordning, vil blypladerne undergå en ændring. Pladen forbundet til minus frigiver svovl til elektrolytten. Blysulfatet omdannes til porøst bly. Pladen forbundet med plus absorberer ilt fra elektrolytten og frigiver svovl til elektrolytten. Denne plade indeholder blydiocid (PbO2) efter opladning. Ovenstående proces skaber en spændingsforskel mellem plus- og minuspladerne.
Hvis en forbruger tilsluttes blypladerne, der er blevet opladet på førnævnte måde, vil der gå en strøm. Blydioxidet fra pluspladen omdannes tilbage til blysulfat. Den negative plades porøse bly omdannes også til blysulfat. Ved opladning og afladning af batterierne sker der en ændring i de positive og negative plader (kemisk effekt). Elektrolytten undergår også en ændring under opladning og afladning. Når batteriet er afladet, består de positive og negative plader af blysulfat. Svovlen, der bruges til at danne blysulfat, er blevet ekstraheret fra elektrolytten. Elektrolytten i et batteri, der er blevet afladet, har derfor et lavt svovlindhold. Med et opladet batteri er blysulfatet fra pladerne blevet overført til elektrolytten. Elektrolytten har da et højt svovlindhold. Fordi svovlpartiklerne er de tungere partikler i elektrolytten, stiger elektrolyttens specifikke masse, efterhånden som batteriets ladetilstand stiger. Elektrolytten i et fuldt opladet batteri har en tilsvarende masse på 1280 kg/m3. når batteriet er helt afladet, har elektrolytten en specifik masse på 1140 kg/m3. Til sammenligning: vand har en specifik masse på 1000 kg/m3.
Konstruktion af batteriet:
Batterier består af et antal celler, hvor hver celle indeholder et antal positive og negative plader. Hver celle har en spænding på cirka 2V. Et 12 V batteri har 6 celler forbundet i serie. Plus- og minuspladerne er adskilt fra hinanden med separatorer.
Plus og minus plader:
De positive plader er forbundet til den positive pol, de negative plader til den negative pol. For at forhindre tilslutningsfejl er begge poler markeret, og den positive pol har altid en større diameter end den negative pol. Plus- og minuspladerne er forbundet med hinanden med et brostykke. Pladerne består af et gitter af blystrukturer. Gitrene er fyldt med pasta (en blanding af blypulver, svovlsyre og forskellige applikationer). Separatorerne er lavet af plast og cellulose. Ved energiomsætning i batteriet udvikles der mere varme på den positive plade end på den negative plade. For at forhindre vridning af pluspladen placeres pluspladen altid mellem to minusplader.
Battericeller:
Alle celler i batteriet er fyldt med den såkaldte elektrolyt, en blanding af destilleret vand og svovlsyre. Destilleret (også kaldet demineraliseret) vand er vand, hvorfra forurenende stoffer som kalk og klorforbindelser er blevet fjernet. I ældre batterier har cellerne påfyldningsåbninger. Demineraliseret vand kan genopfyldes gennem disse åbninger. Påfyldningsåbningen kan lukkes med en påfyldningshætte. Med nyere batterier er påfyldning ikke længere mulig. Det er vedligeholdelsesfrie batterier, hvor vandforbruget er så lavt, at genopfyldning ikke er nødvendig.
Lastning/losning:
Et batteris ladetilstand kan måles med et syremåler. En god batterioplader reducerer automatisk strømmen, hvis ladespændingen overstiger 2,35 V pr. celle (dvs. ca. 14 V for et 12 V batteri). Hvis denne værdi overskrides, nedbrydes vandmolekylerne til ilt og brint, hvorved der dannes brintgas. Hvis der produceres meget af denne gas, danner den en eksplosiv blanding (ilt).
- Normal opladning:
Under normal opladning genoprettes batterikapaciteten til 100 %. Størrelsen af ladestrømmen er 5 til 10 % af kapaciteten. Et batteri med en kapacitet på 40 Ah oplades med en ladestrøm på 2 til 4 A under normal opladning. - Hurtig opladning: Batterier, der hurtigt er helt afladet, kan delvist oplades igen ved hjælp af hurtig opladning. Ladestrømmen er 30 til 50 % af batteriets kapacitet. For et batteri med en kapacitet på 40Ah er ladestrømmen 12 til 20 A. Hurtigopladning bruges ikke så tit. Mange hurtigladere kan også bruges som jumpstarter og normal oplader.
- Vedligeholdelsesopladning: Hvis et batteri ikke bruges i længere tid, opstår der spændingstab på grund af selvafladning. Ved konstant at tilslutte en vedligeholdelsesoplader til batteriet, holdes batteriet altid fuldt. Ladestrømmen er cirka 0,1 % af batteriets kapacitet. Et batteri med en kapacitet på 40 Ah oplades så med en strøm på 0,04 A. Der findes batteriladere, der automatisk skifter til vedligeholdelsesopladning ved normal opladning.
- Bufferopladning: Ved bufferopladning er både forbrugerne og ladeapparatet tilsluttet batteriet. Opladeren leverer en sådan strøm, at batteriet forbliver næsten fuldt. Batteriet leverer spidsstrømmen til brugerne. Bufferopladning finder sted, når generatoren oplader batteriet og samtidig leverer strøm til brugerne. Generatoren har en spændingsregulator, der er indstillet til 14,4 V for en 12 Volt installation. Efter start er generatoren hurtig opladning i et stykke tid. Ladestrømmen falder kraftigt under kørslen. Når batteriet er fuldt opladet, bliver ladestrømmen så lille, at opladeren kun holder batteriet opladet.
Står bilen i en garage, er det godt at have batteriet på vedligeholdelsesladeren. Batteriet har så en lavere levetid end et batteri, der ofte er afladet i lang tid og hurtigt genoplades af dynamoen. Et batteri bliver afladet, hvis en forbruger forbliver tændt, når motoren er slukket (såsom belysningen). Hvis et batteri er dybt afladet (batteriet er helt tomt), vil batteriet blive beskadiget internt. Dette forkorter levetiden drastisk.
Kapacitet:
Batteriets kapacitet er den maksimale mængde elektrisk energi, som batteriet kan indeholde. Kapaciteten er udtrykt i Ah (ampere-time) Kapaciteten bestemmes ud fra testresultaterne. Eksempel: Et batteri har en kapacitet på 60 Ah. Dette batteri kan levere en strøm på 20A i 3 timer. (60Ah: 20h = 3A). Terminalspændingen vil ikke falde under 1,75V pr. celle.
Koldstart strøm:
Generelt kan det antages, at størrelsen af koldstartstrømmen er 4 til 5 gange batteriets kapacitet. Koldstartstrømmen giver information om den hastighed, hvormed batteriet kan levere elektrisk energi. For startbatterier brugt i biler er koldstartstrømmen endnu vigtigere end kapaciteten. Koldstartstrømmen falder kraftigt i takt med at temperaturen falder. Dette skyldes, at de kemiske reaktioner forløber meget langsommere ved en lavere temperatur. Betingelserne, hvorunder koldstartstrømmen måles, er bestemt på forhånd.
I henhold til DIN-standarderne: koldstartstrømmen er den maksimale strøm, som batteriet kan levere ved en temperatur på 255 K (-18 grader) i en vis tid, med tilstrækkelig spænding:
- Efter 30 sek. Afladet med koldstartsstrømmen skal terminalspændingen stadig være mindst 1,5 V pr. celle.
- Efter 150 sek. Når den aflades med koldstartstrømmen, skal terminalspændingen stadig være mindst 1V pr. celle.
Frakobling af batteripolerne:
Batteriet skal afbrydes under visse arbejder (f.eks. airbags, startmotor, generator). Ellers kan der opstå en kortslutning, eller en airbag kan blive udløst utilsigtet. I disse tilfælde er det tilstrækkeligt at skille minuspolen ad. Den positive pol kan så forblive på batteriet. Fjern aldrig kun pluspolen! Hvis den rører karosseriet (som tjener som jord og derfor er forbundet med minuspolen), vil der opstå en kortslutning. Når batteriet fjernes, skal den negative pol altid fjernes først og derefter den positive pol.
Et batteri bør aldrig frakobles, mens motoren kører. Nutidens motorer er fuldstændig elektronisk styret. Elektronikken kan blive alvorligt beskadiget af spidsstrømmene, der kommer fra generatoren.
Tidligere kunne en (ikke-elektronisk styret) dieselmotor afbrydes på denne måde, fordi brændstofpumpen var mekanisk drevet og indsprøjtningsdyserne åbnede ved et vist indsprøjtningstryk. Den mekaniske drift gjorde det muligt for motoren at fortsætte med at køre uden batteri efter start.
Opstart med startkabler:
Hvis batteriet er tomt, skal batteriet oplades, før motoren kan startes igen. Dette er muligt at installere batteriet på en anden bil ved hjælp af startkabler. Det er vigtigt, at der bruges gode (tykke) startkabler. Tynde kabler genererer meget modstand ved høje strømme og bliver derfor meget varme. Der er en chance for, at en tungere/større motor ikke kan startes med kabler, der er for lette.
Tilslutningsrækkefølgen er vigtig; Tilslut aldrig plus (rød) og minus (sort) kablet til 1 batteri på samme tid, for så kan du hurtigt få en kortslutning på grund af at kontakterne på den anden side af kablet rører hinanden. Følg derfor denne rækkefølge:
- Tilslut det negative kabel til den ene bil og den anden side af det negative kabel til den anden bil.
- Tilslut derefter det positive kabel til den ene bil og derefter til den anden. Det er lige meget, om pluskablet tilsluttes først og derefter minuskablet, eller omvendt.
Nu er begge batterier parallelle med hinanden. Hvis batterierne er parallelle, forbliver spændingen 12v. Det er altså ikke sådan, at den samlede batterispænding nu er 24 volt. Det ville være tilfældet, hvis batterierne var seriekoblet, hvilket er hvad der sker med for eksempel el-/hybridbiler. For mere information om serie- og parallelkredsløb (brug af modstande som eksempel), se siden strøm, spændingsmodstand.
Nu hvor batterikablerne er tilsluttet, oplader generatoren til den 'opladnings' bil det tomme batteri. Det er bedst at lade dette stå i et minut, ellers kan motoren muligvis ikke startes. Især hvis der er tale om en tung dieselmotor. Efter et minut (eller længere) kan bilen startes med det tomme batteri.
De handlinger, der tages ved adskillelse af startkablerne, er også vigtige; Fordi den bil, der yder starthjælp til den anden bil, stadig overfører meget ladestrøm via startkablerne til det tomme batteri, er det ikke godt at fjerne startkablerne på én gang. Ladestrømmen/spændingen er meget høj ved opladning, men når du afbryder et kabel, kan strømmen ikke gå nogen steder, undtagen ind i din egen bilelektronik. Der er så en strømspids, som også kan ende i styreenhederne. Dette problem kan forebygges ved at tænde for alle storforbrugere i ladebilen (dvs. den bil, der oplader det tomme batteri). Tænk på bagrudevarme, belysning evt. sædevarme osv. Ved adskillelse af et startkabel kan spidsstrømmen fordeles i disse komponenter, der i forvejen kræver meget strøm. Styreenhederne bliver så skånet. Afmontering af startkabler sker også i samme rækkefølge som tilslutning af dem; først det positive eller negative kabel til begge biler, og derefter det andet. Fjern aldrig begge fra et batteri på samme tid.
Det er bedst at oplade et tomt batteri med en batterioplader, fordi en dynamo oplader det med den maksimale ladestrøm. En batterioplader tilpasser ladestrømmen til batteriets tilstand. Når et batteri er dybt afladet (dvs. når batterispændingen er faldet til under 6 volt), bliver det internt beskadiget. Dette forkorter levetiden drastisk.
Relateret side:
