АККУМУЛЯТОР С НАГРЕВАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

Полезная модель относится к аккумуляторам.
Зима - суровое испытание для автомобиля. Основная проблема для автолюбителя зимой, - это, придя на стоянку (а в России большинство автолюбителей не имеют гаража, и поэтому оставляют свои автомобили на улице), они не могут завести двигатель. Масло в двигателе и трансмиссии становится вязким, поэтому стартеру труднее провернуть коленчатый вал. Основная причина неудач заключается в том, что аккумулятор при низкой температуре теряет емкость вследствие замедления химических процессов. А если учесть серьезную энерговооруженность современного автомобиля, - световое оборудование, музыкальная установка, бортовой компьютер, сигнализация - все эти приборы достаточно интенсивно расходуют электрическую энергию. Аккумулятор может не успеть зарядится во время движения автомобиля. Каждая неудачная попытка запустить двигатель уменьшает емкость еще больше. В конечном счете стартер вообще перестает реагировать. К тому же, аккумуляторы со временем теряют свою первоначальную емкость.
Какой выход в данной ситуации возможен?
Многие устанавливают автономные системы предпускового подогрева (типа вебасто) (http://autozap.info/content/webasto-chto-eto-ili-chto-takoe-vebasto)
Разогрев масла приводит к снижению силы трения, но, если аккумулятор замерз, то ему даже прогретый двигатель раскрутить будет не под силу, особенно если это мощный двигатель с большим объемом. Кроме того, подобные системы имеют высокую стоимость и требуют вмешательства квалифицированных специалистов в конструкцию автомобиля.
Неавтономные системы подогрева в качестве источника энергии имеют электрические сети - зависимость от близости к ним является их основным недостатком. Но и они также требуют вмешательства в конструкцию автомобиля квалифицировнных специалистов.
И автономные и неавтономные системы предпускового подогрева двигателя предназначены в основном для повышения ресурса двигателя. Облегчение запуска двигателя является «побочным продуктом».
Владельцы автомобилей, имеющие продвинутые охранные комплексы ставят автомобиль на автоматический подогрев. Как только температура датчика падает до определенной температуры, автоматика включает двигатель, и оставляет его работать минут 10-15, так цикл повторяется несколько раз за ночь. Проблема заключается все в той же причине. Аккумулятор, хотя и находится в большинстве автомобилей рядом с двигателем, все же имеет температуру близкую к окружающей среде. При значительном понижении температуры до -35--40, есть риск не завестись после очередного перерыва. Да и с экономической точки зрения данный способ не вполне хорош. Кроме того, установка "режима удаленного запуска двигателя сопряжена с уменьшением уровня безопасности противоугонной системы и дополнительным урегулированием условий страхования со страховыми компаниями. В настоящее время в продаже есть так называемые гелевые аккумуляторы. В принципе, это те же самые свинцовые аккумуляторы, но изготовленные по несколько иной технологии и с применением специальных материалов. Они способны давать высокие значения тока для запуска двигателя при любых температурах (до -40 С). Также они имеют высокую долговечность. Их цена в 2-3 раза выше обычных. К существенным недостаткам гелевых аккумуляторов являются жесткие температурные условиях их эксплуатации от -40 С до +40 С. Выход за рамки данных условий может привести к необратимым изменения в их конструкции с последующим выходом из строя. Таким образом, использование гелевых аккумуляторов невозможно в регионах с низкими температурами
Вывод очевиден: для уверенного пуска двигателя необходимо поднять температуру обычного стартерного аккумулятора. При повышении температуры активизируются химические процессы и аккумулятор может выдавать силу тока достаточную для запуска двигателя, даже если он не полностью заряжен.
На рынке существуют устройства для подогрева аккумуляторов - пластины под днище аккумулятора или чехлы. Но питаются данные устройства от сети переменного тока 220 в. Имеют мощность 50-100 вт.Далеко не всегда у автолюбителей есть возможность подключится к розетке. Да и стоимость данных устройств соизмерима со стоимостью аккумулятора или даже превышает его.
Есть в арсенале автолюбителей такой прием. Перед тем как подать электричество на стартер, включают на некоторое время световые приборы, ближний и дальний свет. Это примерно 200 ватт. Аккумулятор должен, таким образом, немного прогреться изнутри за счет внутреннего сопротивления источника питания. Теряя при этом и так подсевшую емкость, КПД данного процесса очень низок. Основная энергия тратится не на нагрев аккумулятора, а на освещение. Считается, что этот способ помогает, хотя официальных испытаний никто не проводил.
В данном способе есть здравый смысл. Разогреть аккумулятор можно его собственной энергией, подготовив его тем самым к рабочему режиму работы. Обмотав аккумулятор электронагревательными элементами, мы вряд ли сможет решить проблему. Корпус покрыт толстым слоем пластика, имеющего плохую теплопроводность. Большая часть тепла рассеется. Есть только один выход - поместить нагревательный элемент внутрь аккумулятора на стадии его производства. В этом суть полезной модели.
Задача полезной модели в повышении надежности автомобиля как традиционного, так и гибридных и электромобилей, а также других устройств, использующих аккумуляторы различных типов в условиях эксплуатации при низких температурах.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в ускорении химических процессов в аккумуляторе, которое приводит к ускорению его зарядки после запуска двигателя.
Заявляется аккумулятор, отличающийся тем, что включает, по меньшей мере, один нагревательный элемент, расположенный либо между пластинами аккумулятора, либо в корпусе гальванических элементов, составляющих аккумулятор, соединенный с контроллером, включающим с помощью реле времени электричество непосредственно перед подачей на стартер.
На Фиг. представлено заявляемое устройство, где:
1 - положительные и отрицательные пластины и решетки аккумулятора;
2 - контроллер;
3 - подогреватель (нагревательный элемент);
4, 5 - температурные датчики.
Устройство работает следующим образом. Перед пуском двигателя мы замыкаем цепь нагрева с помощью контроллера 2 - специального устройства, включающего подогреватель 3 на 1-2 минуты непосредственно перед подачей электричества на стартер. Подогреватель расположен либо между пластинами аккумулятора либо в корпусе гальванических элементов, составляющих аккумулятор. Запуск устройства можно подключить на резервный канал сигнализации. Владелец автомобиля может его активировать дистанционно с брелока непосредственно перед запуском двигателя. В аккумулятор могут быть встроены температурные датчики 4 и 5, которые будут давать сигнал контроллеру 2 на разрыв цепи подогрева, когда аккумулятор разогреется до необходимой температуры. Или иным способом.
Нагревательные элементы не потребуют много места и дорогостоящих материалов - это металлический провод с высоким электрическим сопротивлением (типа нихром), полимерный изолятор или любой другой материал, обладающий необходимой температурной и химической стойкостью.
Контроллер также не представляет собой сложное устройство. Вся его задача замкнуть одну электрическую цепь на несколько минут перед запуском двигателя.
Кроме облегчения запуска двигателя ускорение химических процессов в аккумуляторе приведет к ускорению его зарядки после запуска двигателя.
Заявляемое устройство незначительно увеличит стоимость устройства, но сделает товар значительно более привлекательным в районах с суровой зимой. Широкое внедрение светодиодной светотехники в автомобилях сделает возможным уменьшить энергопотребление автомобилей, а с подогреваемым перед запуском аккумулятором в еще большей степени уменьшится необходимость в аккумуляторах большой емкости. В значительной степени емкость аккумулятора рассчитывается с учетом зимнего фактора, т.к. емкость во время холодов падает в несколько раз.
Таким образом, в конечном счете, аккумулятор с подогревом может стоить даже меньше, чем обычный, выполняя при этом те же самые функции, имея при этом более продолжительный срок службы.
К примеру, вместо аккумулятора 60 А/ч, можно поставить 55 А/ч с подогревом. Стоить они будут практически одинаково, но при этом уверенность в запуске в зимнее время во втором случае будет выше.
Предлагаемое устройство представляется экономически более эффективным для запуска двигателя в зимнее время по сравнению с существующими - установкой систем предпускового подогрева, установкой гелевых аккумуляторов, поддержанием температуры рабочих жидкостей автомобиля с помощью программируемых охранных комплексов, хотя вполне может применяться совместно с ними.