Uruchomienie samochodowego silnika spalinowego wymaga dostarczenia do niego odpowiednio dużej dawki energii elektrycznej. Wynika to z faktu konieczności zasilania układu zapłonowego oraz wprawienia w ruch rozrusznika napędzającego układ korbowy silnika. Gromadzenie i ciągły dostęp do energii elektrycznej w samochodzie wynika również ze znacznej ilości pracujących we współczesnych pojazdach odbiorników prądu (oświetlenia, ogrzewania szyb, lusterek, siedzeń i znacznej ilości urządzeń audiowizualnych). Energia elektryczna niezbędna jest również w obecnie eksploatowanych samochodach w trakcie postoju. Wynika to z konieczności zasilania systemu alarmowego oraz zapewnienia napięcia podtrzymującego pamięć sterowników układu elektronicznego.

Urządzeniem gwarantującym magazynowanie niezbędnej ilości energii elektrycznej w pojeździe jest akumulator. Jest on ogniwem, czyli urządzeniem, w którym zachodzące reakcje chemiczne są źródłem elektronów, których przepływ powoduje powstawanie prądu elektrycznego. Akumulator w odróżnieniu od baterii jest ogniwem, w którym reakcje chemiczne wywołujące uwalnianie elektronów są odwracalne. Oznacza to, że przy użyciu zewnętrznego źródła prądu można dokonać odwrócenia kierunku przebiegu reakcji chemicznych, a więc spowodować ponowne zgromadzenie w nim odpowiedniego ładunku energii elektrycznej.



Zasada działania akumulatora oparta jest więc na zamianie dostarczonej do niego energii elektrycznej na energię chemiczną, magazynowaniu jej i oddawaniu ponownie w postaci prądu elektrycznego. Dostarczanie do akumulatora dostatecznej ilości energii elektrycznej o wymaganych parametrach zapewnia alternator, który jako generator energii zamienia energię mechaniczną wytwarzaną przez pracujący silnik na energię elektryczną. Alternator poza funkcją doładowywania akumulatora przejmuje na siebie również zadanie dostarczania energii elektrycznej wszystkim odbiornikom w pojeździe przy pracującym silniku.

W związku z warunkami pracy oraz zadaniami, które ma do spełnienia, akumulator samochodowy powinien charakteryzować się:
- maksymalnie dużą pojemnością,
- jak najdłuższym okresem eksploatacji,
- odpornością mechaniczną,
- wysoką wydajnością na jednostkę masy lub objętości,
- brakiem obsługi,
- stabilnością pracy w szerokim przedziale temperatur,
- małymi stratami w trakcie ładowania i niewielkim samowyładowaniem.

Istnieje ogromna różnorodność akumulatorów stosowanych obecnie w pojazdach samochodowych. Dobór konkretnego akumulatora do danego pojazdu powinien opierać się o następujące kryteria:
- parametry techniczne,
- gabaryty,
- sposób mocowania,
- rodzaj końcówek biegunowych i ich polaryzację.

Najważniejszym kryterium doboru są parametry techniczne, czyli jego pojemność. Przyjmuje się, że dla silników z zapłonem iskrowym o pojemności silnika do 1400 cm3 akumulatory powinny mieć pojemność elektryczną w zakresie od 44 do 55 Ah, o pojemności w przedziale 1400 cm3 2000 cm3 pojemność akumulatora powinna zawierać się w przedziale od 55 do 62 Ah. W przypadku silników o pojemności powyżej 2000 cm3 pojemność elektryczna akumulatora musi przekraczać 62 Ah. Silniki z zapłonem samoczynnym wymagają natomiast stosowania akumulatorów o pojemności w przedziale od 72 do 100 Ah. Kolejnym kryterium doboru akumulatora do pojazdu są jego gabaryty (szerokość i wysokość). Zdecydowana większość pojazdów wymaga stosowania akumulatora o szerokości 17,5 cm i wysokości 19 cm. Specyfiką gabarytową akumulatorów charakteryzują się samochody japońskich producentów o szerokości od 12,5 cm do 17 cm i wysokości powyżej 19 cm. Istotny jest również sposób mocowania w pojeździe akumulatora. I w tym przypadku przyjęty jest pewien standard, od którego odbiegają pojazdy japońskich producentów oraz niektóre marki europejskie (VW i Ford). Bardzo ważnym kryterium doboru akumulatora jest określenie końcówek biegunowych. Większość europejskich pojazdów wymaga stosowania akumulatora z końcówkami okrągłymi i plusem na prawym biegunie. Pojazdy amerykańskie z kolei mają akumulatory z okrągłymi końcówkami, lecz są one cieńsze i mają plus na prawym biegunie (z pewnymi wyjątkami na lewym biegunie). Nietypowe końcówki biegunowe stosuje Ford. Są one płaskie z plusem na prawym biegunie.
Współcześnie stosowane akumulatory samochodowe można podzielić ze względu na zakres obsługi na:
- obsługowe,
- bezobsługowe.

Akumulatory obsługowe to akumulatory otwarte, których poszczególne cele mają połączenie z otoczeniem. Woda w nich ulega odparowywaniu, a tlen i wodór powstające w trakcie pracy akumulatora ulatują z wnętrza. Tego typu konstrukcje akumulatora mają cele zakręcane korkami, po odkręceniu których możliwe jest dolewanie wody destylowanej oraz kontrolowanie gęstości elektrolitu. Tego typu konstrukcje akumulatorów dzielą się ponadto na:
- zwykłe,
- o wydłużonych okresach obsługowych.

Akumulatory zwykłe (konwencjonalne) posiadają nośniki masy czynnej elektrod, czyli tzw. kratki wykonane ze stopu ołowiu (Pb) z dodatkiem 4-5 proc. antymonu (Sb). W tego typu konstrukcjach wymagana jest częstsza obsługa w postaci dolewania wody do cel. Ulegają one szybszemu procesowi samorozładowania. Posiadają natomiast większą odporność cykliczną (tzn. przystosowane są do znacznie większej liczby cykli ładowania i rozładowania). Akumulatory o wydłużonych okresach obsługowych posiadają mniejszą zawartość antymonu (Sb) w stopie z ołowiem (Pb), wynoszącą do 3,5 proc.. Dzięki temu możliwa jest rzadsza kontrola i uzupełnianie wody w celach. Charakteryzują się znaczną odpornością cykliczną. Coraz częściej w pojazdach samochodowych wykorzystywane są akumulatory bezobsługowe, tzn. takie, w których nie ma możliwości dolewania wody destylowanej oraz pomiaru gęstości elektrolitu. W tej grupie konstrukcji akumulatorów wyróżnić trzeba:
- konstrukcje tzw. otwarte, w których jest połączenie cel z powietrzem otoczenia,
- konstrukcje tzw. zamknięte, tzn. takie, w których panuje nadciśnienie. Regulowane jest ono specjalnym zaworem bezpieczeństwa, umożliwiającym ujście gazów (tlenku i wodoru) w sytuacji, gdy ciśnienie we wnętrzu akumulatora jest zbyt duże.

Akumulatory bezobsługowe nie wymagają dolewania wody do elektrolitu nawet przez okres 5 lat eksploatacji. W tego typu konstrukcjach zredukowane zostało znacznie wydzielanie się gazów (wodoru i tlenu), dzięki zastosowaniu kratek ze stopu ołowiu z wapniem lub innym materiałem (cyną lub aluminium). Najnowocześniejszą konstrukcję akumulatorów samochodowych stanowią akumulatory żelowe. W tego typu rozwiązaniu konstrukcyjnym akumulatorów elektrolit występuje w postaci żelu. Dzięki temu wyeliminowane zostały wady poprzednich konstrukcji, polegające na zbyt swobodnym przepływie elektrolitu w celach. Do zalet tego rozwiązania zaliczyć trzeba bardzo dobre właściwości odprowadzania ciepła oraz odporność na wstrząsy i wibracje. Innym nowoczesnym rozwiązaniem konstrukcyjnym akumulatorów samochodowych są tzw. akumulatory AGM. Zastosowano w nich specjalne separatory, wykonane z włókna szklanego o znacznej porowatości, wchłaniające cały elektrolit. Rozwiązanie takie również ogranicza swobodny przepływ elektrolitu w celach. Konstrukcje tego typu akumulatorów posiadają stosunkowo niski opór wewnętrzny, wydłużając tym samym czas pracy, zwłaszcza przy obciążeniu prądem rozruchowym. Bez względu na konstrukcję akumulatorów do najważniejszych parametrów eksploatacyjnych decydujących o efektywnym uruchamianiu silnika zaliczyć trzeba:
- napięcie akumulatora,
- napięcie ładowania,
- pojemność akumulatora.

mgr Andrzej Kowalewski