باتری خودرو یکی از اجزای کلیدی در سیستم برق‌رسانی خودرو است که وظایف اصلی آن شامل ذخیره‌سازی و تأمین انرژی الکتریکی برای راه‌اندازی موتور و پشتیبانی از سیستم‌های الکتریکی خودرو می‌باشد. در ادامه با کاربردها، روش کار و انواع باتری خودرو با مجله اینترنتی خودروآموز همراه باشید.
کاربرد باتری خودرو
راه‌اندازی موتور خودرو (استارت): باتری انرژی لازم برای راه‌اندازی قطعه استارتر و موتور خودرو را فراهم می‌کند.
تغذیه سیستم‌های الکتریکی خودرو: در زمانی که موتور خاموش است، باتری برق مورد نیاز سیستم‌هایی نظیر چراغ‌ها، رادیو، سیستم‌های امنیتی و واحد کنترل الکترونیکی ( ECU ) را تأمین می‌کند.
تثبیت ولتاژ: باتری به حفظ ولتاژ پایدار در سیستم الکتریکی خودرو کمک می‌کند تا نوسانات ایجاد شده توسط دینام جبران شود.
روش کار باتری خودرو
باتری خودرو یک دستگاه الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و به سیستم‌های الکتریکی خودرو نیرو می‌رساند. در ادامه توضیح می‌دهیم که باتری خودرو چگونه کار می‌کند:
۱. ساختار باتری خودرو
باتری خودرو معمولاً یک باتری اسیدی-سربی است که شامل موارد زیر می شود:
صفحات سربی:
صفحات مثبت: از دی‌اکسید سرب ساخته شده‌اند.
صفحات منفی: از سرب اسفنجی تشکیل شده‌اند.
الکترولیت: محلولی از آب و اسید سولفوریک.
سلول‌ها: هر باتری خودرو از چند سلول تشکیل شده است. هر سلول حدود ۲ ولت تولید می‌کند و یک باتری ۱۲ ولتی معمولاً ۶ سلول دارد.
۲. فرآیند تولید انرژی
تخلیه انرژی ( Discharge )
زمانی که باتری مورد استفاده قرار می‌گیرد ( مانند استارت زدن موتور یا روشن کردن چراغ‌ها )، واکنش های شیمیایی در داخل باتری رخ می دهند.
اسید سولفوریک با صفحات مثبت و منفی واکنش داده و باعث تولید الکترون ها می‌شود. الکترون‌ها از طریق مدار خودرو جریان می‌یابند و برق موردنیاز سیستم‌های مختلف را تأمین می‌کنند.
واکنش شیمیایی
هنگامی که موتور خودرو روشن است، دینام انرژی الکتریکی تولید می‌کند و باتری را شارژ می‌کند.
در این مرحله، واکنش‌های شیمیایی معکوس رخ می‌دهند و صفحات باتری به حالت اولیه خود بازمی‌گردند:
سرب و دی‌اکسید سرب مجدداً تشکیل می‌شوند. اسید سولفوریک بازسازی می‌شود.
۳. نقش الکترولیت
هدایت جریان الکتریکی: اسید سولفوریک به عنوان الکترولیت، انتقال یون ها را بین صفحات مثبت و منفی تسهیل می‌کند.
تغییر چگالی: هنگام تخلیه، چگالی الکترولیت کاهش می‌یابد (به دلیل تبدیل اسید به آب)، و هنگام شارژ، چگالی افزایش می‌یابد.
۴. ویژگی‌های مهم در عملکرد باتری
ولتاژ پایدار:
باتری خودرو معمولاً ولتاژی ثابت در حدود ۱۲.۶ ولت فراهم می‌کند. هنگام استارت زدن، ولتاژ ممکن است تا حدود ۱۰ ولت کاهش یابد.
جریان دهی بالا:
باتری می‌تواند در زمان کوتاه جریان بالایی برای راه‌اندازی موتور تأمین کند.
چرخه‌های شارژ و دشارژ ( تخلیه شارژ ):
باتری‌ها برای تعداد معینی از چرخه های شارژ و دشارژ طراحی شده‌اند.
۵. حفاظت و نگهداری باتری
تمیزی پایانه ها: خوردگی پایانه‌ها می‌تواند عملکرد باتری را مختل کند.
شارژ مناسب: شارژ بیش از حد یا خالی شدن کامل باتری به آن آسیب می‌زند.
دمای مناسب: گرما و سرما بیش از حد می‌تواند عمر باتری را کاهش دهد.
در کل، باتری خودرو با استفاده از واکنش‌های الکتروشیمیایی، انرژی الکتریکی پایدار و قابل اعتمادی را برای راه‌اندازی و کارکرد سیستم‌های مختلف خودرو فراهم می‌کند.
تولید انرژی
در هنگام تخلیه ( دشارژ )، واکنش‌های شیمیایی در صفحات مثبت و منفی رخ می دهد که باعث تولید جریان الکتریکی می‌شود.
هنگام شارژ، دینام خودرو انرژی الکتریکی را به باتری منتقل کرده و واکنش‌های شیمیایی را معکوس می‌کند تا باتری مجدداً آماده به‌کار شود.
پشتیبانی دینام: دینام خودرو وظیفه شارژ مجدد باتری و تأمین برق موردنیاز خودرو در حالت عملکرد موتور را برعهده دارد.
بخش های باتری خودرو
باتری از بخش‌های مختلفی تشکیل شده است که به شرح زیر هستند:
۱. جعبه باتری (Battery Case)
وظیفه: نگهداری از اجزای داخلی باتری.
جنس: معمولاً از پلاستیک مقاوم در برابر اسید و حرارت ساخته می‌شود.
بخش‌های داخلی: دارای خانه‌هایی برای نگهداری صفحات باتری است.
۲. پوشش باتری ( Battery Cover )
وظیفه: محافظت از اجزای داخلی باتری و جلوگیری از نشت الکترولیت.
ویژگی‌ها: دارای سوراخ‌های تهویه برای خروج گازهای تولیدشده.
۳. صفحات مثبت و منفی ( Positive and Negative Plates )
جنس صفحات مثبت: اکسید سرب ( PbO₂ )
جنس صفحات منفی: سرب خالص ( Pb )
وظیفه: ایجاد جریان الکتریکی از طریق واکنش شیمیایی با الکترولیت.
۴. جداکننده ها ( Separators )
وظیفه: جلوگیری از تماس مستقیم صفحات مثبت و منفی و ایجاد اتصال کوتاه.
جنس: معمولاً از مواد مقاوم در برابر اسید (مانند پلیمرهای مخصوص)
۵. الکترولیت ( Electrolyte )
ترکیب: محلولی از اسید سولفوریک و آب مقطر
وظیفه: واکنش شیمیایی با صفحات برای تولید جریان الکتریکی
۶. ترمینال ( Battery Terminals )
وظیفه: اتصال باتری به سیستم الکتریکی خودرو
انواع: قطب مثبت (+) و قطب منفی (-)
۷. کلاهک های تهویه ( Vents )
وظیفه: تخلیه گازهای تولیدشده در هنگام شارژ یا دشارژ باتری.
برخی باتری‌ها دارای کلاهک‌های قابل باز شدن هستند، در حالی که باتری‌های سیلد (Sealed) از سیستم تهویه بسته بهره می‌برند.
۸. صفحات رابط ( Intercell Connectors )
وظیفه: اتصال خانه‌های مختلف باتری به یکدیگر برای ایجاد ولتاژ خروجی مورد نظر.
۹. شاخص وضعیت ( Indicator )
وظیفه: نشان دادن وضعیت شارژ یا سلامت باتری.
در باتری‌های جدید، معمولاً یک چراغ کوچک روی باتری تعبیه شده است.
۱۰. درپوش سلول ها ( Cell Caps )
وظیفه: محافظت از هر خانه باتری و جلوگیری از تبخیر سریع الکترولیت.
در باتری‌های مدرن، این بخش معمولاً یکپارچه است.
نکته:
در باتری‌های جدید مانند باتری‌های سیلد ( AGM یا GEL )، برخی از این اجزا ممکن است تغییر یافته یا بهینه شده باشند، اما اصول عملکرد آن‌ها مشابه باتری های سنتی سرب-اسیدی است.
انواع باتری خودرو
باتری‌های اسیدی-سربی ( Flooded Lead-Acid )
ویژگی‌ها: رایج‌ترین نوع باتری خودرو. مقرون به صرفه و قابل اطمینان.
نیاز به نگهداری: در برخی مدل‌ها، نیاز به اضافه کردن آب مقطر دارند.
کاربردها: خودروهای سواری، کامیون‌ها، و موتورسیکلت‌ها.
باتری‌های سیلد یا بدون نیاز به نگهداری ( Sealed Lead-Acid )
ویژگی‌ها: ساختاری محکم‌تر دارند و نیازی به افزودن آب نیست.
کاربردها: خودروهای مدرن.
باتری های ژل ( Gel Cell )
ویژگی ها: الکترولیت به‌صورت ژل است و در برابر لرزش و نشت مقاوم هستند.
کاربردها: خودروهای آفرود و کاربردهای خاص.
باتری‌های AGM ( مخفف Absorbent Glass Mat )
ویژگی‌ها: از تکنولوژی پیشرفته‌ای استفاده می‌کنند و عمر طولانی‌تری دارند.
مزایا: مناسب برای خودروهای مجهز به سیستم‌های استارت-استاپ.
کاربردها: خودروهای هیبریدی و لوکس.
باتری لیتیوم-یون ( Li-Ion )
ویژگی‌ها: سبک‌تر و با ظرفیت بالا.
مزایا: شارژ سریع و عمر طولانی‌تر.
کاربردها: خودروهای برقی و هیبریدی.
نکات مهم در نگهداری باتری خودرو
باتری را مرتباً از نظر سطح الکترولیت و خوردگی پایانه‌ها بررسی کنید.
باتری را در دماهای بسیار بالا یا پایین نگهداری نکنید.
از خالی شدن کامل باتری جلوگیری کنید.
اطمینان حاصل کنید که دینام به درستی کار می‌کند.
