CHƯƠNG 2 ắc QUY ô tô

Chơng 2. ắc quy Ô TÔ
2.1. Khái niệm chung
2.1.1. Công dụng của ắc quy.
Để cấp dòng điện cho máy khởi động điện khi cần khởi động động cơ và các phụ
tải khác của thiết bị điện khi máy phát điện không làm việc hoặc cha cung cấp năng lợng
vào mạng lới điện (Thí dụ khi động cơ làm việc ở chế độ không tải)
Khi công suất của máy phát lớn hơn công suất của các phụ tải thì máy phát sẽ cung
cấp năng lợng cho phụ tải và nạp điện cho ắc quy vì thế ắc quy đợc duy trì dòng một
chiều và cung cấp cho phụ tải khi cần.
2.1.2. Phân loại.
ắc quy axit
a. Theo việc sử dụng dung dịch điện phân ta có
ắc quy kiềm
ắc quy 3 ngăn
b. Theo số ngăn của ắc quy
ắc quy 6 ngăn
ắc quy cầu chìm
c. Theo cách bố trí cầu nối
ắc quy cầu nổi
*. ắc quy axit: là loại ắc quy mà dung dịch điện phân dùng trong ắc quy là dung
dịch axit, thờng là axit sunfuaric (H2S04)
*. ắc quy kiềm: là loại ắc quy mà dung dịch điện phân dùng trong ắc quy là dung
dịch kiềm (Na0H) hoặc (K0H).
+ Dựa vào cấu tạo bản cực ngời ta chia ắc quy kiềm ra làm ba loại:
-Loại ắc quy sắt niken
-Loại ắc quy cadimi (Cd) và niken
-Loại ắc quy bạc- Kẽm
2.1.3. Yêu cầu của ắc quy:


Nguồn điện ắc quy trên ô tô phải đủ lớn để máy khởi động làm việc đợc, ngoài yêu

cầu cần đạt đợc về điện áp, chắc chắn về kết cấu, cấu tạo đơn giản dễ chăm sóc, bảo dỡng
và sửa chữa, kích thớc nhỏ gọn, trọng lợng nhỏ, độ bền cao, đảm bảo các đặc tính công
tác và độ tin cậy cao. Nó còn phải thoả mãn yêu cầu có chế độ phóng điện lớn

2.2. Kết cấu của ắc quy axit.
Hai hình vẽ 2.1.1 và 2.1.2 thể hiện rõ hình dáng bên ngoài và cấu tạo bên trong
của hai loại ắc quy axit dùng trên ô tô đó là ắc quy cầu nổi (Hình 2.1.1) và ắc quy cầu
chìm (Hình 2.1.2).

Hình 2.1: Cấu tạo ắc quy axit cầu nổi
1. Vỏ bình

4. Cầu nối

7. Bản cực âm

2. Nắp bình

5. Đầu cực

8. Tấm cách

3. Nút của từng ngăn ắc quy 6. Bản cực dơng

9. Yên đỡ bản cực


Hình 2.2: Cấu tạo ắc quy axit cầu chìm
1. Tấm lới cực

7. Chùm cực âm

2. Tấm ngăn cách

8. Khối các tấm cực dơng

3. Tấm cực dơng

9. Đầu cực

4. Tấm cực âm

10. Vỏ bình điện

5. Chùm cực dơng
6. Đầu nối

11. Nắp
12. Nút lỗ rót

Chúng đều có kết cấu bình đợc chia làm nhiều ngăn, thông thờng (3- 6) ngăn, mỗi
ngăn cho điện áp ra ở hai đầu cực là 2 v. Nh vậy khi đấu nối tiếp cả (3- 6) ngăn với nhau
ta sẽ có bộ nguồn ắc quy là (6-12)v.
2.2.1. Vỏ bình:
Vỏ bình ắc quy đợc chế tạo bằng vật
liệu cứng có tính chịu axit, chịu nhiệt, do

Vỏ

đó thờng đợc đúc bằng nhựa cứng hoặc ê

bô nít.

Gờ

Phía trong của vỏ bình có các vách
ngăn để tạo thành từng ngăn riêng biệt.
Mỗi ắc quy riêng biệt đó đợc gọi là ắc quy
đơn.
Hình 2.3: Cấu tạo vỏ bình


Dới đáy bình ngời ta làm hai đờng gờ gọi là yên đỡ bản cực. Mục đích của yên đỡ
bản cực là cho các bản cực tỳ lên đó tránh bị ngắn mạch khi trong dung dịch có cặn bẩn
bột chì nắng đọng.
2.2.2. Bản cực:
Bản cực làm bằng hợp kim chì và
antimon, trên mặt bản cực có gắn các xơng
dọc và ngang để tăng độ cứng vững cho
bản cực và tạo ra các ô cho bột chì bám
chắc trên bản cực. Hai bề mặt của bản cực
đợc trát bột chì

Do đó để tăng bề mặt tiếp xúc của
các bản cực với dung dịch điện phân ngời
ta chế tạo các bản cực có độ xốp, đồng thời
đem ghép nhiều tấm cực cùng tên song
song với nhau thành một chùm cực ở trong

Chù
m

mỗi ngăn của ắc quy đơn.

Hình 2.5: Cấu tạo chùm bản cực dơng và chùm bản cực âm

Chù
m


Chùm bản cực dơng và chùm bản cực âm đợc nồng xen kẽ vào nhau giữa hai bản cực
khác tên đợc xếp thêm một tấm cách. Trong một ngăn số bản cực âm nhiều hơn số bản
cực dơng là một tấm, mục đích để cho các bản cực dơng làm việc ở cả hai phía.
2.2.3.Tấm cách:
Tấm cách là chất cách điện nó đợc chế tạo bằng nhựa xốp, thuỷ tinh hoặc gỗ.

Hình 2.6: Cấu tạo tấm cách
Tác dụng của tấm cách là ngăn hiện tợng các bản cực chạm và nhau gây ra đoản
mạch trong nguồn
2.2.4. Nắp bình:
Phần nắp của bình ắc quy để che kín những bộ phận bên trong bình, ngăn ngừa bụi
và các vật khác từ bên ngoài rơi vào trong ắc quy, đồng thời giữ cho dung dịch ắc quy
không bị đổ ra ngoài. Trên nắp bình có các lỗ để đổ và kiểm tra dung dịch điện phân và
(để đa đầu cực ra ngoài đối với ắc quy cầu nổi) các lỗ này đợc nút kín bằng các nút, trên
nút có lỗ thông hơi.
2.2.5. Dung dịch điện phân.
Dung dịch điện phân dùng trong ắc quy thờng là hỗn hợp axit sunfuaric (H 2S04) đợc
pha chế theo một tỷ lệ nhất định với nớc cất (H20).
Bảng 1 cho ta sự tơng quan giữa tỷ trọng dung dịch và tỷ lệ thể tích, trọng lợng của
chúng.

Bảng 1
Tỷ trọng dung
dịch điện phân ở
0

Tỷ lệ thể tích
giữa nớc cất và

Tỷ lệ trọng lợng giữa nớc cất và

Tỷ lệ axit
H2S04 trong dung

3

H2S04
9.80: 1

H2S04
6.28: 1

1.11

8.80: 1

5.84: 1

16.00

1.12

8.00: 1

5.40: 1

17.40

1.13

7.28: 1

4.40: 1

18.80

1.14

6.68: 1

3.98: 1

20.10

1.15

6.16: 1

3.63: 1

22.11

1.16

5.70: 1

3.35: 1

22.70

1.17

5.30: 1

3.11: 1

24.00

1.18

4.95: 1

2.90: 1

25.20

1.19

4.63: 1

2.52: 1

26.50

1.20

4.33: 1

2.36: 1

27.70

1.21

4.07: 1

2.22: 1

29.00

1.22

3.84: 1

2.09: 1

30.00

1.23

3.60: 1

1.97: 1

31.40

1.24

3.40: 1

1.86: 1

32.50

1.25

3.22: 1

1.76: 1

33.70

1.26

3.25: 1

1.60: 1

35.00

1.27

2.80: 1

1.57: 1

26.10

1.28

2.75: 1

1.49: 1

37.32

1.29

2.60: 1

1.41: 1

38.50

1.30

2.47: 1

1.34: 1

39.65

20 c (g/cm )
1.0

dịch điện phân (%)
14.65

Bảng tỷ lệ giữa nớc cất và axit sunfuaric trong dung dịch điện phân
Chú ý: Khi pha chế dung dịch điện phân ta phải ta đổ từ từ axit vào nớc cất và khuấy
nhẹ bằng đũa thuỷ tinh hoặc gỗ đừng bao gìơ đổ nớc vào axit vì phản ứng hoá học xẩy ra
rất nhanh kèm theo việc toả nhiệt mãnh liệt, nớc sôi lên ngay tức thì nổ bắn vào ngời gây
nên những vết bỏng khó chữa. Khi pha chế axit nên đeo kính, mang găng tay và đi ủng để
đảm bảo an toàn.


2.3. Nguyên lý làm việc của ắc quy axit.
2.3.1. Quá trình nạp điện:
Khi ắc quy đợc lắp ráp xong ngời ta đổ

1

2

dung dịch axit Sunfuaric vào các ngăn bình thì
trên các bản cực sẽ sinh ra một lớp mỏng chì
sunfat (PbS04) vì chì oxit tác dụng với axit
Sunfuaric cho phản ứng:
Pb0 + H2S04 PbS04 + H20
Hình 2.7: Quá trình nạp điện cho

ắc quy
Đem nối nguồn điện một chiều vào hai đầu cực của ắc quy thì dòng điện một chiều
sẽ đợc khép kín mạch qua ắc quy và dòng điện đó đi theo chiều:
Cực dơng nguồn một chiều đến đầu cực 1 ắc quy Chùm bản cực 1 qua
dung dịch điện phân chùm bản cực 2 đầu cực 2 của ắc quy cực âm nguồn một
chiều.
Dòng điện sẽ làm cho dung dịch điện phân phân ly:
H2S04 2H+ + S042Cation H+ theo dòng điện đi về phía chùm bản cực nối với âm nguồn và tạo ra phản
ứng tại đó:
2H+ + PbS04 H2S04 + Pb
Các anion S042- chạy về phía chùm bản cực nối với cực dơng nguồn điện tạo ra phản
ứng tại đó:
PbS04 + 2H20 + S042- Pb02 + 2 H2S04
Kết quả là ở chùm bản cực đợc nối với cực dơng của nguồn điện có chì đi oxit
( Pb02), ở chùm bản cực kia có chì (Pb). Nh vậy hai loại chùm cực đã có sự khác nhau về
cực tính. Từ các phản ứng hoá học trên ta thấy quá trình nạp điện đã tạo ra l ợng axit
sunfuaric bổ xung vào dung dịch đồng thời cũng trong quá trình nạp điện dòng điện còn
phân tích ra trong dung dịch điện phân khí Hydro (H 2) và oxy (02) lợng khí này sủi lên
nh bọt nớc và bay đi, do đó nồng độ của dung dịch điện phân trong quá trình nạp điện sẽ
tăng dần lên.


ắc quy đợc coi là nạp điện khi thấy dung dịch sủi bọt nhiều gọi đó là hiện tợng
sôi. Lúc đó quá trình nạp đã hoàn thành.

2.3.2. Quá trình phóng điện:
Nối hai cực của ắc quy đã đợc nạp với một phụ tải chẳng hạn bóng đèn thì năng lợng
điện đã đợc tích trữ trong ắc quy sẽ phóng qua tải làm cho bóng đèn sáng, dòng điện của
ắc quy sẽ đi theo chiều:
Cực dơng của ắc quy (đầu cực đã nối với cực dơng của nguồn nạp) tải (bóng đèn)

cực âm của ắc quy dung dịch điện phân cực dơng của ắc quy.

Quá trình phóng điện của ắc quy phản ứng hoá học xảy ra trong ắc quy nh sau:
Tại cực dơng: Pb02 + 2H+ + H2S04 + 2e PbS04 + 2H20
Tại cực âm: Pb + S042- PbS04 + 2e
Nh vậy khi ắc quy phóng điện, chì
sunfat lại đợc hình thành

ở hai chùm

bảng cực, làm cho các bảng cực dần đần
trở lại giống nhau, còn dung dịch axxit bị
phân tích thành cation 2H + và anion S042-,
đồng thời quá trình phóng điện cũng tạo
ra nớc trong dung dịch, do đó nồng độ
của dung dịch giảm dần và sức điện động
của ắc quy cũng giảm dần.
Hình 2.8: Quá trình phóng điện
của ắc quy
2.4. Ký hiệu và đặc tính phóng nạp của ắc quy.
2.4.1. Kí hiệu
Trên mỗi ắc quy đều thờng có nhãn ở vỏ bình, trên nhãn ghi rõ tính năng của ắc quy
bởi một dãy ghi gồm:
- Số đầu là con số để chỉ số ngăn ắc quy.
- Hai số tiếp là chữ để chỉ tính năng sử dụng chính của ắc quy.
- Hai số cuối là con số để chỉ dung lợng định mức của ắc quy.


Ví dụ: ở nhãn của một ắc quy do Việt nam sản xuất có ghi
6- 0T 54 thì ta đọc nh sau:

- 6 là ắc quy gồm có 6 ngăn.
- 0T là loại ắc quy dùng cho ô tô.
-54 là dung lợng định mức của ắc quy đạt đợc 54 Ah.
2.4.2. Đặc tính phóng, nạp của ắc quy.
a. Đặc tính phóng điện.

U(V) (kg/cm3 )
I(A)
2,12v

E0
Eap

1,26g/cm3

Ip: 5,4AKý
hiệu

Q: 5,4 x 10: 54Ah

các

A
Ký
hiệu

1,7v
1,11g/cm3

các

cọc
t (h)
cọc
Hình 2.9: Đặc tính phóng điện của ắc quy.
bắt
Từ hình vẽ ta thấy các đờng biểu diễn
bắt đặc tính phóng điện của một ắc quy đơn.
dây:
Dòng điện phóng Ip = 5.4 Ampe không đổi.dây:
Nồng độ dung dịch điện phân giảm theo đờng
thẳng từ 1,26 g/cm3 xuống 1,11 g/cm3. sức điện động thực tế Eaq thấp hơn sức điện động
E0 vì bị sụt thế khi phóng và giảm từ 2,12 vôn xuống 1,7 vôn. Nơi điểm A. Điểm A là
cuối quá trình phóng điện, lúc này sun phát chì hình thành trên các bản cực, thế điện sẽ
giảm nhanh từ đây.
- Sức điện động E khi phóng: Eaq = E0 - E
E: sự tổn hao.
- Điện áp của ắc quy khi phóng: Uaq = E Ip . Raq
Raq: Điện trở ắc quy.
Ip: Dòng điện phóng.
E0: Sức điện động khi không phóng.


Khi ắc quy phóng điện đến mức mỗi ngăn còn 1,7 vôn đợc coi nh bình hết điện
không nên tiếp tục cho phóng nữa vì sẽ tác hại ắc quy và khó khăn cho lúc nạp điện phục
hồi.Vì lúc đó lớp sun fát chì (PbS04 ) rất dầy.


b. Đặc tính nạp điện của ắc quy.

(g/cm3)

U(v)
I(A)

U

1,7v
1,11g/cm

2,7v

1,27g/cm

3

B

3

In:5,4A
Q: 5,4 x 13
t (h)
Hình 2.10: Đặc tính nạp điện của ắc quy.
Trên hình vẽ trình bầy đặc tính nạp điện với dòng điện không đổi. Nồng độ dung
dịch điện phân tăng dần theo đờng thẳng từ 1,11 g/ cm3 đến 1,27g/cm3. Thế hiệu nạp
Un thay đổi ngợc với thế hiệu phóng Eaq.
Khi thế hiệu tăng tới 2,4 vôn sự sôi bắt đầu. ngay sau đó tăng tới trị số tối đa 2,7
vôn. thì ngng tại điểm B ta tiếp tục nạp thêm trong ba giờ nữa.
Trong thời gian này nếu nồng độ và thế hiệu của ắc quy không tăng nữa chứng tỏ ắc

quy đã đợc nạp no hay nạp đầy điện. Sau khi thôi nạp, điện thế sụt xuống còn 2,12 vôn
ứng với ắc quy nạp no.
- Sức điện động E khi nạp: Eaq = E0 + E.
- E: Sự tổn hao.
- Điện áp của ắc quy khi nạp: Uaq = E0 + Ip . Raq.
- Raq : Điện trở ắc quy.
- Ip : Dòng điện phóng.
- E0 : Sức điện động khi không phóng.