Регистрация Войти
Вопрос

Портативные пусковые устройства: почему обычные автомобильные аккумуляторы не такие маленькие?

Я изучал детали этого инновационного продукта:



введите описание изображения здесь



Заявлено, что его вес составляет 2 фунта, а размеры — 14,2 x 12 x 3,5 дюйма. Думаю, это размеры внешнего чёрного брезентового чехла, так что, полагаю, само устройство имеет размеры менее 9,5 x 5,5 x 3 дюймов. Я предполагаю, что это литий-ионный аккумулятор.



Для сравнения: стандартный свинцово-кислотный аккумулятор для обычного малолитражного автомобиля имеет размеры 9,4 x 5,1 x 8,8 дюйма — в 3 раза больше и, возможно, в 10 раз тяжелее (это форм-фактор BCI 51R, который используется в Honda Civic 2015 года выпуска).



Я предполагаю, что меньший размер пускового устройства обусловлен другим химическим составом аккумулятора.



Почему в современных автомобилях не используются аккумуляторы меньшего размера? Судя по ссылке на Amazon, дело не в стоимости — цена пускового устройства примерно такая же, как у свинцово-кислотного аккумулятора 51R.
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/19833/portable-jumpstart-kits-why-arent-regular-car-batteries-this-small
1
+ Читать

21 Комментарий

  1. Хотя многим этот вопрос может показаться абсурдным, я думаю, что он довольно распространённый. Дело в том, что маленькая батарея была бы удобнее, но автомобильные аккумуляторы обычно большие.
    Смотрите! Автомобильный аккумулятор должен обеспечивать работу множества устройств в автомобиле, таких как вентилятор, освещение, музыка, а если вы подключите к автомобилю ещё какие-то устройства, то аккумулятор должен будет обеспечивать их всех энергией, а для этого ему нужно иметь больший объём, и аккумулятор становится большим.
    Однако литий-ионные аккумуляторы удобнее, чем аккумуляторы на основе жидкой кислоты. В будущем мы планируем использовать аккумулятор для автомобилей сравнительно меньшего размера.
    Спасибо.

  1. Я видел такие «пусковые устройства» повсюду. Мне дал его на оценку импортер Autoelectric. Я подумал, что это ерунда. Я предупредил его, и он не стал их импортировать.



    Принцип их работы заключается в использовании аккумулятора с очень высокой удельной мощностью, но низкой удельной энергоёмкостью. Это как быть очень сильным, но не в форме. Используются никель-кадмиевые аккумуляторы и их экологически чистый аналог — никель-металлогидридные аккумуляторы. Литиевые аккумуляторы универсальны с точки зрения удельной энергоёмкости и удельной мощности, но стоят намного дороже, поэтому их редко используют для запуска двигателя. Если бы вы попытались установить, скажем, никель-металлогидридный аккумулятор в обычный автомобиль, вам пришлось бы использовать другую систему зарядки, и вы бы чаще сталкивались с синдромом разряженного аккумулятора. Это связано с повышенной скоростью саморазряда и меньшим количеством ампер-часов из-за гораздо меньшего размера.

  1. Пусковой аккумулятор не может накопить достаточно энергии для запуска автомобиля



    В отличие от пусковых устройств, автомобильные аккумуляторы используются не только для запуска двигателя. Они служат накопителями энергии практически для всех электрических подсистем (освещение, катушки зажигания, форсунки, ЭБУ, электрические стеклоподъемники, электрорегулировка сидений, радио, вентиляторы системы охлаждения, различные датчики и т. д.).



    Рассматриваемый продукт предназначен для хранения энергии в объёме 15 Ач. Этого недостаточно для обеспечения энергией всех подсистем автомобиля.



    Вот несколько примеров ёмкости аккумуляторов для разных транспортных средств:




    • Toyota Corolla, 41 Ач

    • Pontiac GTO, 70 Ач

    • VW Touareg, 110 Ач
  1. что вы подразумеваете под «хранилищами»? Пожалуйста, используйте стандартные определения, чтобы всем было понятно, о чём идёт речь.
  1. Давайте продолжим обсуждение в чате.
  1. @AliChen Я уверен, что вы знаете, что мощность и энергия — взаимосвязанные, но принципиально разные величины. Мощный суперконденсатор может запустить двигатель, но хватит ли 0,2 Ач для удовлетворения всех потребностей энергоёмкого автомобиля после запуска?
  1. @AliChen, в таком случае, какая часть этого ответа вызывает возражения? Разве ваша история с Maxima не является примером того, что аккумулятор можно использовать не только для запуска двигателя?
  1. @Zaid На самом деле я не думаю, что он придирается. Устройство, о котором идёт речь, явно представляет собой литиевую батарею (внутреннюю), и, судя по размерам, указанное значение заряда относится к напряжению 3,7 В батареи, а не к выходному напряжению 12–14,2 В или 5 В USB.
  1. @barbecue не волнуйся :)
  1. Я просто придираюсь к мелочам.
  1. Верно, но пока мы говорим об одном и том же напряжении, при сравнении показателей в ампер-часах они также должны указывать на накопление энергии.

  1. Два главных недостатка свинцово-кислотных аккумуляторов по сравнению с новыми типами, такими как литий-ионные, заключаются в том, что они тяжелее и содержат жидкую кислоту. Ещё одна возможная проблема заключается в том, что они могут выделять газообразный водород.



    С другой стороны, они очень недорогие, имеют длительный срок службы, очень устойчивы к перезарядке и не повреждаются при ней, а также держат заряд дольше, чем другие типы аккумуляторов. Они также способны выдерживать высокие скорости разрядки. Вот несколько сравнительных таблиц



    Если посмотреть на недостатки, то можно заметить, что в автомобиле они практически не имеют значения. Вес аккумулятора ничтожно мал по сравнению с весом остальных компонентов.



    Способность выдерживать длительные периоды медленной зарядки без повреждений и способность оставаться без дела в течение длительного времени без потери заряда — идеальные характеристики для автомобильного аккумулятора.



    Малый вес и высокая энергоёмкость в компактном корпусе не так важны для автомобиля, но критически важны для портативных устройств, а этот пусковой механизм на самом деле является портативным устройством.



    Если посмотреть на стоимость этого пускового устройства и сравнить её со стоимостью свинцово-кислотного аккумулятора, то сравнение будет не в пользу первого, потому что это устройство не сможет ежедневно запускать ваш автомобиль в течение многих лет без сбоев. Вам придётся менять его гораздо чаще.



    Тем не менее новые аккумуляторные технологии действительно появляются в автомобилях, особенно в гибридах и электромобилях. Но им не нужен пусковой ток, а для большинства автомобилей с ДВС свинцово-кислотный аккумулятор по-прежнему остаётся самым надёжным и долговечным вариантом.
  1. Опять же, ёмкость аккумулятора не имеет значения. Но важна способность выдавать нужный ток в течение нескольких секунд. Вот видео на YouTube youtube.com/watch?v=z3x_kYq3mHM , где аккумуляторная батарея ёмкостью 60 Ф запускает небольшой автомобиль Scion. Фактически ёмкость аккумулятора составляет 60 Ф (350 Ф/6 элементов), а напряжение — 14 В. Эффективная ёмкость этой батареи составляет всего около 0,2 Ач, но она может выдавать ~50 А в течение ~17 секунд, чего, по-видимому, достаточно для запуска двигателя
  1. @AliChen Мне нравится видеть достоверные данные. Вы предполагаете, что вместо устройства, упомянутого в вопросе, используется обычный автомобильный аккумулятор, потому что он дешевле, но, согласно автору вопроса, это не так («цена пускового устройства примерно такая же, как у свинцово-кислотного аккумулятора 51R»). Кроме того, я был бы готов пересмотреть свою позицию, если бы вы смогли найти суперконденсатор с такой же ёмкостью, как у аккумулятора Corolla (41 Ач при 12 В)
  1. С технической точки зрения ампер-часы — это единицы измерения заряда, а не энергии.
  1. Верно — скорость разрядки является ключевым свойством свинцово-кислотных аккумуляторов. Они могут быстро отдавать большой ток без риска повреждения. Это необходимо для запуска большого и тяжёлого холодного двигателя. Другие аккумуляторы не могут обеспечить такую же скорость разрядки без дополнительных сложностей.
  1. Какая часть этого ответа вызывает возражения? Полагаю, та часть, где говорится, что суперконденсаторы или другие аккумуляторы меньшей ёмкости не используются из-за их неспособности «завести» автомобиль. Я склонен думать, что причина в стоимости. Боюсь, что высокая ёмкость автомобильного аккумулятора — это всего лишь побочный эффект необходимости иметь определённое количество пусковых ампер для запуска двигателя.
  1. На самом деле я не говорил, что аккумулятор «не нужен». Я сказал «аккумулятор разряжен». Вся автомобильная промышленность основана на идее «запуска от внешнего источника»: если у вас разрядился аккумулятор, кто-то поможет вам запустить двигатель от внешнего источника, а затем вы будете ездить на сервис столько, сколько потребуется. Пример: Nissan Pathfinder 2005 года. Однако верно и обратное: по собственному опыту могу сказать, что 6-цилиндровый двигатель Nissan Maxima 1999 года с системой впрыска топлива проехал около 160 километров с заклинившим ремнём, и всё это время работал обычный аккумулятор. Таким образом, система аккумулятор-генератор представляет собой единый надёжный источник питания для двигателя и другой автомобильной электроники.
  1. @AliChen, вы имеете в виду конкретную марку/модель/год выпуска, когда говорите, что аккумулятор не нужен? Старые автомобили с карбюратором можно заставить работать без аккумулятора, но по своему опыту могу сказать, что автомобиль с системой впрыска топлива и неработающим генератором (или снятым ремнём генератора) проработает недолго (пока аккумулятор не сядет). Обычно генератор служит для зарядки аккумулятора, а не для непосредственного питания электрооборудования.
  1. Этот ответ неверный. Автомобильный аккумулятор не «заводит» машину. Он только запускает двигатель. После запуска двигателя все потребности в электроэнергии удовлетворяются за счёт автомобильного генератора. Вы можете ездить на машине с разряженным аккумулятором сколько угодно, если не заглушите двигатель. Портативные пусковые устройства действительно работают, я сам ими пользовался (зарядное устройство Black&Decker Smart, запуск двигателя 75 А). Вопрос остаётся открытым. Ответ пользователя «Autistic», скорее всего, правильный, но мне бы хотелось увидеть объяснение на уровне электротехники.
  1. Я думаю, что когда-нибудь в будущем обычные автомобили с ДВС могут перейти на литий. Я видел бывшие в употреблении литиевые аккумуляторы, изготовленные для трейл-байков. Из того немногого, что я видел, кажется, что это вариант с 4 элементами питания.Для меня это означает , что все будущие автомобильные устройства , такие как радиоприемники, капельницы напряжения, турбо - таймеры , должны быть способны работать при напряжении до 16,8 В постоянного тока .
Вы уже ответили на этот вопрос