Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ắc quy

 Hệ

thống điện-điện tử ô tô cơ bản
 NHÓM

 Đề

7

tài : ẮC Quy


Bạn Có Biết!


TỔNG QUAN VỀ ĂC QUY


Ắc quy là một dạng nguồn điện hóa học ,dùng để lưu trữ điện
năng dưới dạng hóa năng



Trên xe TOYOTA ăc quy là nguồn điện chính,nó lưu trữ hóa
chất,không điện.Hai loại chì trong 1 hỗn hợp axit phản ứng tạo
ra điện áp.phản ứng điện hóa này thay đổi năng lượng hóa học
thành năng lượng điện


Chức năng
Vận hành hệ thống chiếu sáng và phụ

kiện khi động cơ tắt.

Khởi động động cơ và cung cấp điện
cho hệ thống đánh lửa trong củ đề

Ăc quy có thể cần thiết để chạy máy
khi yêu cầu tải điện của xe vượt quá
nguồn cung cấp từ hệ thống sạc.

Ngoài ra acquy cũng
giống như thiết bị
điều áp,bằng cách
hấp thụ điện áp
phóng bất thường
trong hệ thống điện
của xe.Nếu không có
sự bảo vệ này,các chi
tiết điện hoặc điện
tử nào đó có thể bị
hư hỏng do điện áp
cao.


PHÂN LOẠI ĂC QUY


1.Ắc quy sơ cấp (ắc quy không sạc được)



Phản ứng hóa học hoàn toàn phá hủy một trong những kim loại sau một khoảng
thời gian.Ăc quy không còn cung cấp đủ điện cho đèn,radio…Các nhà sản xuất khuyến
cáo không nên tái sử dụng ăc quy sơ cấp.Các chủng loại ăc quy dùng 1 lần gồm Kẽm –
cacbon và ăc quy kiềm.



2.Ăc quy thứ cấp (Ăc quy sạc được)



Sự phản ứng của kim loại và hỗn hợp axit như là nguồn cung cấp điện áp cho ăc
quy. Khi các kim loại ở bản cực trở lên giống nhau, axit yếu yếu dần được gọi là sự
phóng điện . Bằng cách nạp điện hướng ngược lại, các vật liệu pin có thể được phục
hồi. Điều này được gọi là sạc ăc quy axit chì thứ cấp.



3.Ắc quy nước: Các ăc quy chì-axit chứa đầy chất điện phân và nước khi nó được sản
xuất.Trong thời gian lưu trữ,một phản ứng hóa học chậm sẽ tự xả điện nên sạc điện
định kì là cần thiết.Đối với ăc quy TOYOTA nên sạc sau 5-7 tháng.



4.Ắc quy khô:Ăc quy được sản xuất,sạc,làm sạch,sấy khô,niêm phong vận chuyển
,không cần dung dịch điện phân.Nó có thể lưu trữ trong 12-18 tháng.Khi đưa vào sử
dụng,nó đòi hỏi cần sạc định kì.




5.Ăc quy ít bảo dưỡng:



Hầu hết ăc quy trên xe TOYOTA được coi là ăc quy it bảo dưỡng.Ăc quy này
được thiết kế để làm giảm nhiệt bên trong và sự mất nước.Chỉ nên bổ sung
nước khi xe đi 15000 dặm trở lên.




Trên thị trường hiện nay Ắc quy có 2 loại thông dụng là



Ăc quy sử dụng điện môi bằng A-xit gọi tắt là ăc quy axit-chì



Ắc quy A-xít được chia làm 2 loại chính sau:



+ Ắc quy A-xít chì hở



+ Ắc quy A-xít chì kín



Ắc quy sử dụng điện môi bằng kiềm gọi tắt là ăc quy kiềm.


CẤU TẠO


1.VỎ.



Vỏ giữ vai trò bảo vệ các bộ phận bên trong ăc quy.Chia làm nhiều ngăn và tạo khoảng
trống phía đáy để đựng dung dịch và các cặn bẩn.Những chiếc vỏ trong suốt cho phép
chúng ta kiểm tra mức dung dịch điện phân mà không cần tháo nút thông hơi.



2.NẮP.



Được gắn cố định với vỏ,có lỗ thoát khí để bảo vệ ăc quy (đối với ăc quy chì hở).Kiểm
tra dung dịch điện phân,thêm nước.



3.BẢN CỰC.



Bản cực làm từ hợp kim chì và Atimon(Sb).Cực dương là chì dioxit(PbO2) và cực âm là
chì.Trên mặt bản cực có gắn các xương dọc và xương ngang để tăng độ cứng vững và tạo
ra các ô cho chất hoạt tính bám trên bản cực.Số tấm cực và kích thước của các cực càng
lớn thì điện thế sinh ra càng lớn.



4.TẤM CHẮN.



Mỏng,cách điện xốp (dệt thủy tinh hoặc nhựa) đặt giữa hai bản cực âm và dương,ngăn
chặn việc phóng điện giữa 2 bản cực.




5.HỘC BÌNH (ngăn).



Một cụm bản cực tích điện âm và dương gắn với tấm chắn ở giữa.Khi ngâm trong chất điện phân,một
ngăn sản xuất khoảng 2.1V (không phân biệt số lượng và kích thước của bản cực),hộc acquy được nối
thành hàng,vì vậy số lượng các ngăn xác định điện áp của ăc quy.Một ăc quy 12V có 6 ngăn.



6.THANH NỐI






Là đai kim loại nặng và dày,được hàn vào các cực âm của 6 ngăn,giúp kết nối thành một mạch.

7.NGĂN BÌNH.
Là 1 phần của vỏ,nó ngăn cách các ngăn.



8.CỌC BÌNH.



Đó là 2 đầu cực âm và dương,điểm nối với thanh nối của cực tương ứng.Là nơi nối với tải ngoài và
để sạc điện.



9.NÚT THÔNG HƠI.



Giúp kiểm soát sự thoát khí H2 trong quá trình nạp.Kiểm tra dung dịch điện phân và cho thêm nước
nếu cần thiết.



10.DUNG DỊCH.



Là một hỗn hợp axit H2SO4 và Nước.Nó phản ứng hóa học với các vật liệu tại 2 cực trong các bản
cực để tạo ra một điện áp.Nó dẫn các e từ tấm này sang tấm kia.Một pin sạc đầy sẽ có khoảng 36% axit
và 64% nước.





NGUYÊN LÝ



Ăc quy axit chì có nguyên lý đơn giản .Khi hai kim loại khác nhau được ngâm
trong một dung dịch axit,phản ứng hóa học tạo ra điện áp.Một bản cực là
dioxit chì (PbO2) mang điện tích dương,bản còn lại là chì (Pb) mang điện tích
âm.Dung dịch axit là hỗn hợp của axit sunfuric(H2SO4) và nước được gọi là
dung dịch điện phân.Nếu dây dẫn và tải (ví dụ bóng đèn) được nối với 2 bản
cực thì đèn sẽ sáng cho đến khi kim loại trở lên giống nhau và axit cũng phản
ứng hết.



Quá trình sẽ được đảo ngược nếu ta sạc điện vào ăc quy theo hướng ngược
lại,sạc đến khi các bản cực và dung dịch điện phân khôi phục lại trạng thái
ban đầu của nó,băng mắt thường ta sẽ nhìn thấy dung dịch sủi bọt đều (gọi
là hiện tượng sôi),thì lúc đó ăc quy đã được nạp đầy.

Phản ứng điện phân




Ăc quy axit chì có thể xả và sạc nhiều lần,chu kì xả sạc gồm 4 giai đoạn:
1.TÍCH ĐIỆN.
Một ăc quy khi sạc đầy có một bản cực chì xốp (Pb),một bản cực là
chì dioxit(PbO2),dung dịch điện phân axit Sunfuric (H2SO4) và nước.




2.PHÓNG ĐIỆN.



Khi ắc quy được xả,chất điện phân bị pha loãng và các bản cực Sunfat,chất
điện phân tách thành H2 và SO4,các H2 liên kết với O2 từ tấm chì dioxit sẽ
tạo nhiều nước.Các Sunfat kết hợp với chì trong cả hai tấm tạo chì sunfat.



Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm
hoàn toàn chuyển thành PbSO4.





Pb+SO4PbSO4+2eQuá trình các e tự do di chuyển giữa 2 bản cực đã sinh ra dòng điện.dòng
điện đó được dẫn chính bởi các thanh nối,qua cọc bình đến tải tạo thành
mạch kín.




3.THẢI.



Khi một ăc quy đầy đã xả hết điện,cả 2 bản cực được phủ bằng chì
sunfat,chất điện phân bị pha loãng,chủ yếu là nước.



Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O + O2



Tại cực âm: Pb + H2SO4  PbSO4 + H2




4.NẠP ĐIỆN.



Trong thời gian sạc,tác động hóa học làm đảo ngược,sunfat rời khỏi tấm
và kết hợp với H2 để trở thành H2SO4. O2 tự do kết hợp với chì trên bản
cực tạo thành PbO2,Khí thoát ra khi pin sạc gần đầy,các bọt khí H2 xuất hiện
ở cực âm,O2 xuất hiện ở cực dương.




SO4+H2H2SO4
O2+PbPbO2




DUNG LƯỢNG CỦA ĂC QUY



Ắc quy phải có đủ năng lượng để giúp động cơ khởi động và nguồn năng lượng dự trữ cung cấp đầy đủ
cho các thiết bị trên xe nkhi cần.Sau khi giúp khởi động xe,ăc quy sẽ được sạc đầy.Khả năng tích trữ hay
dung lượng của ăc quy phụ thuộc vào kích cỡ và số lượng tấm chì hoặc dung dịch ion tích điện,dựa vào
độ lớn điện áp của dòng điện.



Những tiêu chuẩn đánh giá công suất ắc quy:



-Dòng khởi động nguội



-Dung lượng dự trữ



-Thời gian duy trì dòng điện



-Power

 Dòng khởi động nguội:


Ăc quy có chức năng phải cung cấp giúp khởi động cơ,trong giai đoạn ấy một lượng điện lớn được sử
dụng lấy từ ắc quy trong một thời gian ngắn.Ăc quy cung cấp dòng điện khởi động nguội trong vòng 30
giây ở 0°F (-17,8°C) trong khi điện áp ở 7,2V trên 12V của ăc quy.Nhưng loại ăc quy dùng trên dòng xe
Various TOYOTA có dung lượng 350 đến 560amps.

 Dung


lượng dự trữ:

Ăc quy phải có đủ dung lượng để cấp cho xe khởi động,đèn và các thiết bị khác trên xe khi xe chưa khởi
động (máy phát chưa hoạt động).Dung lượng của ăc quy phải chi dùng trong một thời gian khi hệ thống
sạc có vấn đề.Các thông số về dung lượng của ăc quy:thời gian,thời gian sạc đầy cho ăc quy ở 80°F

(26,7°C),dòng ăc quy khi sử dụng ở 25amps trong khi vẫn phải duy trì điện áp 1,75V (10,5V trên 12V của
ăc quy).Những loại ăc quy sử dụng trên dòng Variours Toyota có thể đạt từ 55>115 phút.




Amp-hours (cường độ dòng và thời gian sử dụng). Ăc quy phải duy trì được dung

lượng của mình và đầy đủ năng lượng cung cấp cho các thiết bị khi cần.Đây là những
phương pháp để ăc quy có thể cung cấp 20h không cần sạc.Dung lượng của ăc quy
được đánh giá bởi cường độ dòng và thời gian sử dụng.(Bảng xếp hạng của ăc quy sẽ
được ghi ở dưới).Các thông số về cường độ dòng và thời gian sử dụng ,các loại ăc
quy hiện nay có thể cung cấp khoảng 20h ở 80°F (26,7°C) trong khi điện áp phải lớn
hơn 1,75V(tổng 10,5 V trên 12V ăc quy )


Ví dụ :Ắc quy cung cấp dòng 4amps trong 20h được tính là 80amps-hours
(4x20=80).Ăc quy sử dụng trên dòng xe Vanious Toyota có thể đạt 40đến 80 ampshours.



Power (khả năng)



Ắc quy phải luôn có sẵn năng lực cung cấp trong giới hạn của nó .Xếp hạng năng lực
của ăc quy bằng cách nhận định cách khách quan từ điện áp của ăc quy ở 0°F (17,8°C).Ăc quy dùng trên dòng Vanious Toyota có công suất 2000 đến 4000W.




Các yêu tố ảnh hưởng đến việc sạc của ăc quy:(gồm 5 yếu tố

ảnh hưởng đến việc sạc của ăc quy hoặc giupsn tăng tuổi thọ và khả năng lưu
trữ của ăc quy).




1.Nhiệt độ.:



khi nhiệt độ thấp,việc sạc sẽ kém đi.Ắc quy lạnh sẽ mất nhiều thời gian hơn để sạc.Ăc
quy ấm cần ít thời gian.Không bao giờ được sậc ăc quy ở quá lạnh.(đông lạnh)



2.Trạng thái sạc:Các tấm nhỏ tích điện của bộ sạc.



Nguyên vật liệu cấu tạo lên ăc quy qua quá trình sử dụng lâu dài sẽ giảm khả năng
sạc.Những lỗi nghiêm trọng khi sử dụng ăc quy sẽ tạo ra những tinh thể cứng bám
trên bề mặt của tấm.Những chiếc xe có hệ thống sạc có thể sạc ở tốc độ cao để loại
bỏ mảng bám như vậy.



3.Diện tích bản cực.



-Những bản cực nhỏ sẽ sạc chậm hơn những bản cực lớn.Khi những mảng bám phủ
kín diện tích tấm, hệ thống sạc có thể không tự khôi phục cho ăc quy.



4.Tạp chất.



Bụi và những tạp chất khác sẽ làm cho việc sạc điện trở lên khó khăn.



5.Khí chuyển động.



Khi H2 và O2 tạo ra bọt khí trên bề mặt của tấm trong suốt quá trình sạc.Khi những
khí này thoát ra chúng sẽ làm sạch bản cực,đó là nguyên nhân gây ra mất nước và
giảm khả năng sạc.




NGUYÊN NHÂN DẪN ĐẾN GIẢM TUỔI THỌ CỦA ĂC QUY



Tất cả ác quy đều có liên hạn sử dụng nhưng một vài điều kiện có thể làm
giảm tuổi thọ của ác quy.



Điện mức phân



Mức điện giải thấp sẽ cho thấy vật liệu hoạt động, và những mảng cứng
cũng như quá trình tác động hóa học. khi dòng điện bị mất có thể do nứt,
bảo dưỡng kém (không thêm nước khi cần thiết). Trong trường hợp
nghiêm trọng khi nhiệt độ quá cao sẽ gây ra thoát khí quá mức dẫn đến
lượng nước giảm. Quá nhiều điện cũng ảnh hưởng xấu là làm loãng chất
điện phân và đổ ra có thể ăn mòn các cực của pin.




Mức sạc
Sạc quá mức của hệ thống sạc của xe hoặc bộ sạc pin riêng biệt gây thoát
khí quá mức cố thể dẫn đến nổ bình. Quá nhiều thoát khí có thể rửa vật
liệu tích cực ra khỏi tấm, cũng như nguyên nhân gây ra việc sử dụng quá
nhiều nước. Quá nhiều nhiệt có thể oxy hóa các vật liệu cực dương và bề
mặt tấm




Sức chứa của pin



Một hệ thống sạc bị lỗi sẽ không duy trì dung lượng của pin một cách đầy đủ. Sức chứa
của ác quy bị lỗi nghiêm trọng sẽ cho phép trên các tấm để trở nên cứng và không thể
loại bỏ những mẳng bám bằng cách sạc bình thường. Các ion điện phân yếu sẽ đóng
băng dễ dàng hơn. Dung lượng của ác quy bị lỗi có thể thất bại để khởi động xe.



Qúa trình ăn mòn



khí thoát có thể gây ăn mòn thiết bị đầu cuối. kết nối, và kim loại ở các điểm kết nối .
Dấu hiện ăn mòn như tang điện trở, làm giảm điện áp có sẵn và giảm hiệu quả sạc. Việc
thoát khí có thể tạo ra những phản ứng ngăn cản việc sạc



Chu kỳ sạc



chu trình lặp đi lặp lại của việc sạc đầy ác quy đến khi sử dụng hết rồi lại tiếp tục chu
trình cũ.Việc đó có thể là nguyên nhân dẫn đến hư hại cho những tấm pin. Điều đó có
thể ảnh hưởng đến ác quy và tuổi thọ của nó



Nhiệt độ



Nhiệt độ cao từ việc sạc quá mức hoặc động cơ nhiệt có thể làm giảm tuổi thọ pin. Nhiệt
độ thấp có thể gây đóng băng của chất điện ly yếu. Ở 0 ° F (-17,8 pin được sạc đầy cung
cấp ít hơn một nửa ion điện tử bình thường của nó. Đồng thời, động cơ lạnh đòi hỏi
phải gấp đôi lượngđiện để giúp động cơ hoạt động. Các chất điện phân trong pin sạc
đầy sẽ không đóng băng cho đến khi 60-F hoặc thấp hơn, trong khi điện phân trong pin
sạc đầy sẽ đóng băng ở 18 F.




Kiểm tra trực quan



Bảo dưỡng ắc quy nên bắt đầu với một bài kiểm tra trực quan kĩ lưỡng . điều này có thể
phát hiện đơn giản vấn đề, dễ dàng sửa chữa , hoặc các vấn đề mà có thể yêu cầu cần
thay thế ắc quy.



1.Kiểm tra vết nứt trong trường hợp ắc quy và đầu cực bị hỏng hoặc có thể xảy rò rỉ điện
. Ắc quy phải được thay thế.



2.Kiểm tra cáp kết nối bị nứt hoặc bị vỡ . Thay thế khi cần thiết .



3.Kiểm tra ăn mòn cực hoặc axit vào trường hợp trên làm sạch đầu cực với một hỗn hợp
của mối và baking soda hoặc amoniac. Một bàn chải sắt là cần thiết cho sự ăn mòn nặng
trên đầu cực.



4.Kiểm tra cho cái kẹp ắc quy lỏng và cáp kết nối lỏng lẻo .Vặn chặt khi cần thiết.



5.Kiểm tra mức độ của chất điện phân .Mức độ có thể được thấy qua các đường phân
nhựa mờ hoặc bằng cách bỏ các nắp lỗ thông hơi và nhìn trực tiếp vào bình . Mức độ
thích hợp là ½ trên đường phân cách . Nếu cần thiết , thêm nước cất , thêm nước cất
vào mỗi bình điện mức thấp .Tránh tràn đầy ,khi nước được thêm vào luôn sạc điện ắc
quy để đảm bảo nước và hỗn hợp axit được hòa lẫn.



6.Kiểm tra điện phân đục bạc màu do quá mực hoặc rung động . Điều này có thể gây ra
sự phóng điện cao. vấn đề được sửa chữa hoặc thay thế ắc quy





7.Kiểm tra trạng thái của tấm và vách ngăn .Bản ắc quy nên luôn phiên tối “+” và sáng “-“ . Nếu

tất cả là sáng . Nếu tất cả là sáng, vách ngăn nứt có thể không đạt được mức thông thường .Ắc
quy có thể được thay thế.Nạp thiếu là vấn đề được sửa chữa .



8.Kiểm tra độ căng và tình trạng của các vàng đai điện . Mọt dây đai lỏng phải được siết chặt .
Một dây đau quá chặt sẽ làm giảm tuổi thọ của máy phát điện . Nó phải được nới lỏng đúng
thông số kĩ thuật .Một vòng đai bị sờn hoặc bong sẽ không khởi động được,ta cần thay nó.



Lưu ý : Đo điện thế bằng thiết bị đã được phe duyệt :Nippondenso , BTG-20(SST) , Borroughs BT33-73F.



9.Kiểm tra vì ắc quy hết điện hoặc tái sử dụng một ampe kế . nối ampe kế nối tiếp nhau giữa cực
âm máy phát điện và cáp nối mặt đất . Xe toyota thường xuất hiện ít hơn 020amp của hệ tải để
duy trì nếu thấy hơn 035apm thì không chấp nhận. Nếu ampe kế hiển thị lớn hơn 035amp , xác
định vị trí và sửa chữa nguyên nhân ắc quy quá mức .



10.Kiểm tra đầu ra của ắc quy sử dụng một vấn đề chọn phạm vi điện áp thấp trên đồng hồ .Kết
nối cực âm ( màu đen ). Kiểm tra dẫn đến vị trí cực âm của ắc quy và kết nối với cực dương (màu
đỏ ). Kiểm tra dần đến đầu của hộp ắc quy .Nếu máy được hơn 0.5v làm sạch trên hộp bằng
cách sử dụng baking soda và nước.