Зачастую холодный период года усложняет эксплуатацию автомобиля. Под большим влиянием низких температур оказывается аккумуляторная батарея (АБ). Безусловно, существует множество приспособлений, позволяющих обеспечить работоспособное состояние АБ, которые основываются на поддержании температуры электролита. Для оперативного контроля температуры аккумулятора применяется контроль температуры аккумулятора по величине температуры отрицательной клеммы. Авторы статьи поставили цель проверить правильность применения метода контроля температуры электролита по контролю температуры клеммы аккумуляторной батареи.
Ключевые слова: аккумуляторная батарея, измерение температуры аккумулятора, упрощение эксплуатации
Эксплуатация автомобиля в холодный период времени, по прежнему, доставляет много проблем автолюбителям. Одним из ключевых факторов работы автомобиля является возможность без затруднений запустить его двигатель при отрицательных температурах окружающей среды. Главным образом, на пуск двигателя влияет система пуска, в частности такой ее элемент как аккумуляторная батарея. Сохранение заряда аккумуляторной батареи может быть обеспечено различными способами, одним из основных решений этого вопроса является использование специальных устройств, поддерживающих оптимальную температуру электролита. При снижении температуры от +20 до -25°С пусковые характеристики аккумулятора снижаются в два-три раза. При этом одновременно возрастает сопротивление прокручиванию вала двигателя, что приводит к увеличению тока стартера и, соответственно, к увеличению тока разряда аккумулятора. Резко ухудшаются условия смесеобразования и воспламенения горючей смеси в цилиндрах, поэтому пуск двигателя осуществляется за три-четыре (а то и более) попыток запуска. Приведённая температура (-25°С) является температурным пределом пуска, если не применяются средства его облегчения, либо подогрев батареи или двигателя. Снижение способности батареи принимать заряд можно охарактеризовать тем, что ток заряда, принимаемый ею, при понижении температуры электролита в указанных пределах, при прочих равных условиях уменьшается в 5–10 раз. Это означает, что энергия, отданная батареей при пуске двигателя, возвращается ей в зимний период за более продолжительное время.
При понижении температуры окружающего воздуха существенно увеличивается расход энергии аккумулятора на пуск холодного двигателя, кроме того, включаются дополнительные потребители (обогрев салона, стёкол и др.). Из-за сокращения светового дня значительное время движения происходит при включенном внешнем и внутреннем освещении. Включение потребителей происходит при работе двигателя на различных частотах вращения коленчатого вала (т. е. — при изменяющейся от минимума до максимума отдаче энергии генератором). Потребители могут не выключаться и при остановке двигателя, поэтому аккумулятор может разряжаться на значительную величину.
При систематическом невосполнении энергии, поступающей от генератора к батарее, степень её заряженности снижается и может достигнуть недопустимо низкого предела. В этом случае не исключена полная потеря работоспособности аккумулятора, особенно при холодном пуске двигателя. Работа аккумулятора при низкой заряженности приводит к ускоренному осыпанию активной массы электродов и сокращению срока надёжной работы аккумулятора в целом.
Вместе с тем оперативный контроль температуры аккумуляторной батареи является неотъемлемой частью функционирования современных систем экономии топлива — таких как «Start andGo», т. к. необходимо постоянно контролировать уровень заряда аккумуляторной батареи, избегая ее полного разряда. Следует отметить, что зарядка свинцового аккумулятора возможна в диапазоне температур от -15°C до +40°C. При увеличении температуры, напряжение заряда должно быть меньше обычного, чтобы избежать перезарядки. А если зарядка аккумулятора производится при пониженной температуре, напряжение зарядки нужно увеличить, чтобы избежать недозарядки. Обычно рекомендуется использоватьтемпературную компенсацию –3 мВ/° С. Для определения величины зарядного токанеобходимо знать температуру электролита, для чего служат нижеприведенные методы:
- Измерение степени заряженности по величине значения напряжения разомкнутой цепи. Представляет собой вольтметр, подключенный параллельно аккумуляторной батарее.
- Измерение степени заряженности по значению напряжения под нагрузкой. В качестве нагрузки бортовой компьютер использует лампы головного света автомобиля, проверка осуществляется в ручном режиме.
- Измерение степени заряженности по значению внутреннего сопротивления. Измерение осуществляется датчиком, установленным на отрицательной клемме аккумуляторной батареи. В состав датчика входит электронный блок обработки данных на печатной плате, датчик температуры клеммы аккумуляторной батареи и резистор, по силе тока на котором и определяется степень заряженности аккумуляторной батареи.
Для определения заряженности аккумулятора в одном из методов включен в систему датчик температуры аккумулятора, расположенный на клемме. Применимость данного метода решено проверить исследовательским путем.
Оценка измерения температуры клеммы аккумулятора проводилась непосредственно на автомобиле. Для этого была собрана схема, представленная на рисунке 1.
Рис. 1. Схема для измерения температуры: 1 — Аккумуляторная батарея; 2 — Датчик температуры в корпусе аккумулятора; 3 — Датчик температуры на клемме аккумулятора; 4 — Прибор для измерения сопротивления
Размещение датчиков температуры на стартерной аккумуляторной батарее представлено на рисунке 2.
Рис. 2. Размещение датчиков температуры: 1 — Датчик температуры электролита; 2 — Датчик температуры клеммы
Исследование проводились с февраля 2016 года по май 2016 года с целью охвата широкого диапазона температур — как положительных, так и отрицательных. Для измерения температуры использовались терморезистивные датчики, представленные на рисунке 3, т. е. датчики, сопротивление которых изменяется в широком диапазоне в зависимости от температуры.
Рис. 3. Датчик температуры терморезистивный
Значения температуры были получены путем перевода значения сопротивления по тарировочной таблице, которая поставляется совместно с датчиками температуры. В ходе работы произведено более 60 измерений, после чего по полученным данным был построен график зависимости температуры клеммы и температуры электролита от температуры окружающей среды. Температуры окружающей среды была измерена штатным бортовым компьютером автомобиля ВАЗ-2114.
Рис. 4. График зависимости температур
Проанализировав график, представленный на рисунке 4, можно сделать вывод о наличии корреляции между значениями температуры окружающей среды и температуры электролита — т. е. с учетом введения поправочного коэффициент температура электролита может быть измерена по температуре отрицательной клеммы аккумуляторной батареи.
Литература:
- Аккумулятор на автомобиле [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан. — Режим доступа: http://www.avtomosopt.ru/accumulators/folder12/, свободный. (Дата обращения: 28.05.2016).
- Зарядка аккумулятора при высоких и низких температурах [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан. — Режим доступа: http://hobbyarea.ru/article_info.php?articles_id=120/, свободный. (Дата обращения: 28.05.2016).
