باتری خودرو چیست؟
باتری خودرو چیست؟
باتری دستگاهی است که انرژی شیمایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. وظیفه باتری در خودرو این است که در لحظه‌ی روشن کردن پیشرانه و هنگامی که پیشرانه خاموش یا دور آن پایین است، نیازهای برقی خودرو مانند استارت زدن، استفاده از رادیو، لامپ‌ها، شیشه بالابر و سایر قطعات برقی را برآورده سازد.
انواع باتری خودرو
پیش از آشنایی با انواع باتری خودرو، باید به صورت کلی نگاهی به انواع باتری بیندازیم. آشنایی با این موارد باعث می‌شود تا درک درستی از انواع باتری خودرو داشته باشیم. به صورت کلی دو نوع باتری یا پیل وجود دارد که شامل باتری یا پیل اولیه و باتری یا پیل ثانویه می‌شود و هر کدام از این دو کاربردها و ساختار متفاوتی دارند.
خرید لوازم یدکی هرینگتون
پیل یا باتری اولیه
پیل الکتریکی ناشی از مجاورت دو فلز غیرهم‌جنس است که باعث از بین رفتن دو فلز شده و جریان بسیار ضعیفی تولید می‌کند. از این نوع باتری در فلاش دوربین عکاسی و رادیو استفاده می‌شود.
پیل یا باتری ثانویه
اگر دو فلز غیرهم‌جنس درون الکترولیت بازی یا اسیدی قرار بگیرند، باتری ثانویه تشکیل می‌شود. نمونه‌ی بارز این نوع پیل ثانویه، باتری سربی-اسیدی موجود در خودروها است. اگر از این نوع باتری استفاده شده و برق آن مصرف شود، باتری تخلیه یا دشارژ می‌شود. در این صورت به وسیله‌ی وارد کردن جریان برق به باتری توسط دینام یا آلترناتور یا دستگاه شارژ، می‌توان دوباره آن را پر یا شارژ کرد.
انواع دسته‌بندی باتری‌های ثانویه
باتری ثانویه به روش‌های گوناگونی دسته‌بندی می‌شود که مهم‌ترین آن‌ها در این مقاله ارائه شده‌اند.
دسته‌بندی باتری‌ها از نظر جنس مواد تشکیل‌دهنده
تقسیم‌بندی باتری‌ها از نظر جنس مواد تشکیل‌دهنده، مهم‌ترین روش به شمار می‌رود. در واقع با دانستن نوع مواد تشکیل‌دهنده یک باتری می‌توان به خصوصیات کلی آن پی برد. معروف‌ترین باتری‌ها از این نظر، شامل باتری سربی-اسیدی، باتری نیکل کادمیوم (آلکالاین)، باتری سدیم-گوگرد و باتری نیکل-آهن می‌شود.
دسته‌بندی باتری‌ها از نظر حالت الکترولیت
باتری‌هایی که الکترولیت آن‌ها جامد است (الکترولیت مانند ژل است)، باتری‌های خشک و باتری‌هایی که الکترولیت آن‌ها مایع است، باتری‌های تر نامیده می‌شوند. در گروه خاصی از باتری‌ها، الکترولیت به صورت گاز به داخل باتری وارد شده و پس از انجام واکنش شیمیایی مربوطه از باتری خارج می‌شود. به این نوع باتری‌ها، پیل سوختی (Fuel Cell) می‌گویند که معروف‌ترین آن‌ها پیل سوختی هیدروژن است. پیل سوختی هیدروژنی، هیدروژن را از منبع و اکسیژن را از هوای اطراف که به نحوی وارد باتری می‌شود، دریافت می‌کند.
به جز این دو روش دسته‌بندی، روش‌های دیگری نیز وجود دارد که شامل ولتاژ تولیدی، قابلیت شارژ مجدد، قابلیت تغییرپذیری و سایز می‌شود و کمتر مورد توجه هستند. باتری خودروها معمولا از نوع سربی-اسیدی است و از نظر حالت الکترولیت نوع تر و خشک آن وجود دارد. ولتاژ این باتری‌ها ۱۲ ولت است و قابلیت شارژ مجدد دارند و در سایزهای مختلف تولید می‌شوند.
دسته‌بندی باتری‌های سربی-اسیدی
باتری‌های سربی-اسیدی به دو روش دسته‌بندی می‌شوند؛ یکی از نظر کاربرد باتری و دیگری از نظر موارد افزوده‌شده به باتری‌ها.
دسته‌بندی باتری‌های سربی-اسیدی از نظر کاربرد
می‌توان باتری‌های سربی-اسیدی را از نظر کاربرد به دو گروه تقسیم کرد:
باتری خودروها (ُStarting, Lighting, Ignition) یا SLI
باتری‌های با سیکل کاری بالا (Deep Cycle Battery)
باتری خودروها معمولا SLI نیز خوانده می‌شوند. همان‌طور که از نام این باتری‌ها بر می‌آید، وظیفه‌ی اصلی آن‌ها استارت زدن، روشنایی و روشن نگه داشتن پیشرانه است. باتری‌های SLI می‌توانند آمپر زیادی در مدت زمان کوتاه در اختیار استارتر خودرو قرار دهند. تعداد صفحات مثبت و منفی در این نوع باتری‌ها زیاد، اما ضخامت آن‌ها کم است. طول عمر این نوع باتری‌ها در بهترین حالت به ۳۰ تا ۱۵۰ سیکل کاری می‌رسد.
باتری‌های با سیکل کاری بالا دارای طول عمر بسیار طولانی نسبت به باتری‌های SLI هستند و عمر آن‌ها معمولا بین ۲۰۰ تا ۸۰۰ سیکل کاری است. در این نوع باتری‌ها، صفحات ضخیم‌تر بود و معمولا برای سیستم‌های پشتیبانی و برخی کشتی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
گاهی در دسته‌بندی‌های بالا، نوع دیگری از باتری‌ها را با نام باتری‌های دریایی قرار می‌دهند که در حقیقت حالتی بین باتری‌های SLI و Deep Cycle هستند.
دسته‌بندی باتری‌های سربی-اسیدی از نظر مواد افزوده‌شده
از نظر مواد افزوده‌شده باتری‌های سربی-اسیدی به دو دسته‌ی بزرگ تقسیم می‌شوند:
باتری‌های VLA یا سوپاپ‌دار
باتری‌های VRLA یا دارای سوپاپ تنظیم‌شونده
در ادامه به بررسی باتری‌های سربی – اسیدی می‌پردازیم.
مشاهده لنت هرینگتون
باتری‌های VLA
این باتری‌ها که به باتری‌های تر (Wet Battery) نیز معروف هستند، قسمت عمده‌ای از باتری‌های خودروها را تشکیل می‌دهند. در حقیقت می‌توان گفت که بیش از ۹۵ درصد خودروها دارای باتری VLA یا سوپاپ‌دار هستند. همان‌طور که از نام این باتری‌ها مشخص است، از الکترولیت مایع استفاده می‌کنند. اصطلاح VLA به این مفهوم است که خانه‌های باتری به وسیله‌ی مجرایی به هوای آزاد راه پیدا می‌کنند، تا بخارهای تولیدی در زمان شارژ یا دشارژ از آنجا تخلیه شوند. این مجرا می‌تواند روی درپوش خانه‌ی باتری یا در کنار جعبه‌ی باتری قرار داده شود.
باتری‌های این گروه نیز خود به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند که عبارت‌اند از :
باتری‌های استاندارد (آنتیموان-آنتیموان)
باتری‌های با نگه‌داری کم (Low Maintenance Batteris) یا (آنتیموان-کلسیم)
باتری‌های بدون نگه‌داری (Maintenance Free Batteries) یا MF یا (کلسیم-کلسیم)
باتری‌های با نگه‌داری کم
باتری‌های با نگه‌داری کم (آنتیموان/کلسیم) تقریبا شبیه باتری‌های استاندارد هستند؛ با این تفاوت که درپوش خانه‌های باتری سوراخ ندارند، بلکه زیر درپوش اصلی، مجرایی برای این کار تعبیه شده که در طرفین باتری به هوای آزاد راه دارد. همان‌طور که از نام این باتری‌ها بر می‌آید، در هنگام تولید صفحات باتری، آلیاژی از سرب-آنتیموان و کلسیم به صفحات اضافه می‌شود. کلسیم، مقاومت باتری را در برابر دما افزایش می‌دهد. در نتیجه میزان تبخیر در این نوع باتری‌ها به مقدار درخور ملاحظه‌ای کمتر از باتری‌های استاندارد است.
برخی از کارخانه‌ها هنگام تولید، عبارت شمال یا جنوب را روی این نوع باتری‌ها درج می‌کنند که در حقیقت برای دو نوع آب و هوای متفاوت طراحی شده‌اند. نوع شمال دارای CCA بیشتری بوده و برای هوای سرد تولید می‌شود و نوع جنوب دارای ظرفیت ذخیره باتری (RC) بیشتر بوده و مخصوص آب‌وهوای گرم هستند. غیراز مقاومت در برابر دما، تقریبا سایر خصوصیات این باتری‌ها مشابه نوع استاندارد هستند، ولی قیمت بالاتری نسبت به نوع استاندارد دارند.
باتری‌های استاندارد
باتری‌های استاندارد (اسید آنتیموان/آنتیموان) در حدود ۱۰۰ سال است که روی خودروها استفاده می‌شوند و هنوز هم با توجه به کم بودن قیمت تمام شده‌ی این نوع باتری‌ها، جزو باتری‌های متداول هستند. ساده‌ترین راه برای تشخیص این نوع باتری‌ها، وجود یک درپوش برای هر خانه‌ی باتری است که روی هر درپوش، سوراخی وجود دارد.
برای تولید صفحات این باتری، آلیاژ سرب-آنتیموان را به مواد اصلی صفحات مثبت و منفی اضافه می‌کنند. با این کار می‌توان میزان آمپراژ باتری تحت شرایط سرد (CCA) را افزایش داد؛ البته میزان تبخیر آب باتری (الکترولیت) در این نوع بسیار زیاد است. به همین دلیل، این باتری‌ها بیشتر از سایر انواع، نیاز به بازدید سطح الکترولیت دارند. از جمله سایر ویژگی‌های این باتری‌ها می‌توان به دشارژ خودبخودی بالا، مقاومت کم در برابر افزایش دما، نیاز به نگه‌داری دقیق و مرتب مخصوصا برای سطح الکترولیت و امکان بازدید و افزایش الکترولیت درون باتری اشاره کرد. با توجه به خصوصیات و معایب یادشده، این باتری‌ها به تدریج از خودروها حذف شده و باتری‌های با نگه‌داری کم و بدون نگه‌داری جایگزین آن‌ها شده‌اند؛ اگرچه هنوز هم در برخی پیشرانه‌های خاص مانند پیشرانه‌های زمینی، این باتری‌ها هنوز رایج هستند.
باتری‌های بدون نیاز به نگه‌داری
در این نوع باتری‌ها، هنگام تولید صفحات مثبت و منفی، آلیاژ سرب-کلسیم و کلسیم به صفحات اضافه می‌کنند. از نظر ظاهری، این نوع باتری‌ها درپوش نداشته و در واقع باتری‌های کلسیمی احتیاج به افزودن الکترولیت ندارند. البته عدم وجود درپوش به معنی راه نداشتن به هوای آزاد نیست؛ در حقیقت این باتری‌ها هم چون از نوع VLA هستند، به هوای آزاد از کناره جعبه باتری راه دارند. معمولا یک یا چند نشان‌دهنده میزان شارژ باتری روی آن‌ها تعبیه می‌شود.
از جمله خصوصیات باتری‌های کلسیم-کلسیم می‌توان به مقاومت بالاتر در برابر افزایش دما و تبخیر کمتر، عدم نیاز به افزودن مجدد الکترولیت، طول عمر بیشتر (حدود ۳ تا ۵ سال) و میزان تخلیه خودبخودی کمتر (حدود ۴۰۰ درصد) در مقایسه با باتری‌های استاندارد اشاره کرد. مجرای کناری تعبیه شده در جعبه این نوع باتری‌ها نباید مسدود شود، زیرا باعث افزایش فشار داخلی باتری شده و منجر به ترکیدن باتری می‌شود.
باتری‌های VRLA یا دارای سوپاپ فشاری تنظیم‌شونده
باتری‌های VRLA به‌طور مستقیم با هوای آزاد در ارتباط نیستند یا در صورت ارتباط، دارای سوپاپ فشاری تنظیم‌شونده هستند که اگر به دلیلی فشار داخلی باتری بیش از حد استاندارد شود، با باز شدن سوپاپ، فشار داخلی کاهش می‌یابد. حد باز شدن سوپاپ فشاری معمولا حدود ۳ اتمسفر است. این باتری‌ها معمولا به عنوان باتری‌های خشک (Dry Battrey) نیز معروف هستند و خود در دو دسته تقسیم‌بندی می‌شوند:
باتری‌های شبکه‌ای (Absorbed Glass Mat) یا AGM
باتری‌های ژلی یا Gell Cell
باتری‌های AGM
صفحات باتری‌های شبکه‌ای می‌توانند از نوع کلسیم-کلسیم یا آنتیموان-کلسیم باشند. الکترولیت این نوع باتری‌ها معمولا به صورت خمیری بوده و به همین دلیل به آن‌ها باتری خشک نیز گفته می‌شود. الکترولیت در داخل شبکه‌ای حصیری‌شکل از جنس فایبرگلاس (برن-سیلیکات) قرار می‌گیرد و این صفحه بین صفحات مثبت و منفی واقع می‌شود. از جمله خصوصیات اصلی این نوع باتری‌ها می‌توان به عدم نیاز به افزودن آب، نیاز به سرویس و نگه‌داری کمتر، کاهش احتمال آتش‌سوزی و افزایش ایمنی، میزان پایین تخلیه خودبخودی، مقاومت بیشتر در برابر ارتعاش و دما و امکان شارژ سریع نسبت به باتری‌های بدون نگه‌داری در شرایط برابر اشاره کرد.
نوع خاصی از باتری‌های شبکه‌ای وجود دارد که به آن Spiral Wound گفته می‌شود. در این نوع باتری‌ها، صفحات مثبت و منفی و الکترولیت در کنار هم پیچیده می‌شوند و دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر ارتعاشات هستند. با توجه به میزان بالای مقاومت آن‌ها، استفاده در خودرو مناسب خواهد بود.
حجم این باتری‌ها کمتر از نوع AGM معمولی هستند و سرعت شارژ بیشتری دارند و می‌توان با ولتاژ بیشتری آن‌ها را شارژ کرد. در این نوع باتری‌ها از فناوری ترکیب مجدد گاز (Gas Recombine Technology) یا به اختصار GRT استفاده می‌شود. این فناوری باعث می‌شود تا مقدار خروج گازهای تولیدی به حداقل برسد و به‌علاوه، در صورت نیاز گازهای آزاد شده در فضای خانه باتری دوباره به فرایند برگردانده می‌شود.
باتری‌های ژلی
برای غلیظ شدن الکترولیت این باتری‌ها از ماده‌ای مانند ژل سیلیکا استفاده می‌شود. با افزودن این ماده به الکترولیت، حالت آن به صورت ژلاتین در می‌آید. از جمله خصوصیات این نوع باتری‌ها می‌توان به سرعت شارژ بالا، مقاومت کمتر در مقابل ولتاژ بیش از حد شارژ، مقاومت دمایی مناسب و CCA کمتر از باتری‌های AGM اشاره کرد. از جمله معایب این باتری‌ها می‌توان به محدود کاری بین ۲۲ تا ۳۷/۸ درجه سانتیگراد اشاره کرد که در صورت تجاوز از محدوده‌ی یادشده، الکترولیت حالت ژلاتینی خود را از دست داده و در نتیجه باتری خراب می‌شود.