Технические характеристики автомобильного аккумулятора

Технические характеристики автомобильных аккумуляторов

Устройство автомобильного аккумулятора настолько примитивно, что найти в нем какие-то нюансы трудно. Тем не менее, даже простое варьирование площади пластин и их состава может обеспечить двум внешне одинаковым аккумуляторным батареям значительную разницу в эксплуатационных качествах, а неправильный выбор может изрядно попортить нервы, особенно зимой.

Емкость аккумулятора

Тут все очевидно: емкость АКБ означает то количество энергии, которое он может запасти и отдать в нагрузку. Для удобства (так как напряжение автомобильных батарей стандартизировано) емкость обозначается в ампер-часах. То есть, в теории аккумулятор на 60 ампер-часов должен быть способен отдавать в течение часа ток 60 ампер, 120 ампер – в течение получаса, и так далее. Однако на практике реальная емкость аккумуляторной батареи сильно зависит от потребляемого тока: чем он больше, тем меньше емкость. Поэтому при установке аккумулятора с небольшой емкостью он оказывается неспособен уверенно проворачивать стартер зимой, даже если номинальный ток холодной прокрутки у аккумулятора соответствует потребляемому стартером.

При исследованиях реального разряда аккумулятора была выведена простая формула – при произвольном токе разряда емкость равна произведению номинальной емкости на отношение номинального тока разряда к текущему, возведенное в степень p-1, где p – это число Пейкерта для конкретного АКБ (1,15-1,35 для свинцово-кислотных батарей). Номинальная же емкость рассчитывается по циклу длительного разряда малым током (10 или 20 часов). Приведем пару примеров для аккумулятора на 60 ампер-часов при самом пессимистичном значении p:

• при разряде током 10 ампер (скажем, не выключены фары) емкость батареи составит 60*(3/10)1,15-1=50 ампер-часов, или 5 часов работы до полного разряда. 3 — это номинальный ток разряда по 20-часовому циклу, 60/20=3;
• при разряде током в 100 ампер (включен стартер) емкость составит уже 35 ампер-часов (!), упав почти вдвое, и такая нагрузка даже полностью заряженный аккумулятор «высосет» за 21 минуту Узнайте как сделать самому устройство для зарядки аккумулятора.

Причем это время вновь теоретическое, при таких нагрузках реальное падение емкости гораздо больше, так как химические реакции на поверхностях пластин замедляются – электролит рядом с ними теряет плотность быстрее, чем в общем объеме.
Таким образом, можно логично заключить, что, чем больше номинальная емкость батареи, тем дольше она сможет работать именно при стартерной нагрузке. Особенно это критично для автомобилей, где из-за компоновочных соображений устанавливаются компактные аккумуляторы, имеющие небольшую емкость – тут установка AGM или гелевой батареи, имеющих более высокую удельную емкость, сможет стать решением многих зимних проблем.
Зависимость времени разряда при высоких нагрузках и номинальной емкости нелинейна, что демонстрирует график:

Как оценить емкость аккумулятора? Этот вопрос может стать интересен, когда батарея уже проработала несколько лет. Самый простой способ – это использование цифрового тестера аккумуляторов – такие приборы позволяют быстро рассчитать реальную емкость АКБ исходя из ее номинальных параметров, но подобные приборы недешевы.

В «домашних условиях» проще всего имитировать измерение емкости длительной нагрузкой – полностью зарядив батарею, подключаем к ней любой потребитель, потребляющий ток около 1/10 от числового значения емкости (т.е. для 65-амперного аккумулятора нужна нагрузка 6,5 А, или 78 Вт) и засечь время, за которое напряжение на клеммах батареи упадет до 10,8 В. Произведение тока нагрузки и времени и даст нам величину емкости. К примеру, 65-ваттная лампа (как самая доступная нагрузка близкого токопотребления) высаживала аккумулятор 6 часов, следовательно, его емкость можно считать равной 32,5 А*ч.

Видео: Как восстановить емкость и токоотдачу полностью убитого авто аккумулятора

Емкость и время заряда

Существует распространенное мнение, что при установке на автомобиль батареи с большей номинальной емкостью, чем штатная, она будет постоянно недозаряжаться. Обосновывают это тем, что генератор не сможет отдать нужный ток. Однако так ли это?

Возьмем два полностью заряженных аккумулятора. Выше мы уже привели пример того, насколько сильно упадет емкость в момент запуска мотора – то есть на самом деле АКБ с большей номинальной емкостью не просто увереннее запустит двигатель, но и потеряет при этом меньше энергии, менее емкий аккумулятор после старта придется заряжать дольше.

Что же до возможностей генератора, то на автомобилях даже в компакт-классе 80-90 ампер номинала не редкость. Даже с учетом того, что такой ток генератор сможет отдавать только при высоких оборотах, в городском цикле движения его возможностей достаточно для восстановления заряда батареи.

Резервная емкость АКБ

Так как указываемая на корпусе аккумулятора емкость мало связана с реальными условиями эксплуатации, как мы уже выяснили, применяется еще одна характеристика – емкость резервная, которая независимо от прочих параметров АКБ измеряется при разряде батареи фиксированным током 25 А до напряжения 10,5 В при комнатной температуре. Иначе говоря, условия испытания на резервную емкость моделируют ситуацию, когда на остановленном моторе включены потребители (фары, габаритные огни и так далее), и определяется время, в течение которого аккумулятор сохранит возможность поддержания их работы – например, если в дороге отказал генератор. Именно поэтому, несмотря на само слово «емкость» в составе термина, измеряется она не в ампер-часах, а в минутах.

Ток холодной прокрутки

Для стартерного аккумулятора, в отличие от тягового, не менее важен и максимальный ток, который он может отдавать в течение короткого времени. Для сравнения аккумуляторов между собой служат несколько стандартов измерения:
1. EN: аккумулятор, охлажденный до температуры -18°, разряжается до напряжения 7,5 В за 10 секунд.
2. SAE: при той же температуре разряд идет 30 секунд и до напряжения 7,2 В.
3. DIN: напряжение должно за 30- секунд снизиться до 9 В.

Видео: Как и какой выбрать аккумулятор для автомобиля. Просто о сложном

Как видно, наиболее жестким стандартом измерения является DIN, аналогичный отечественному ГОСТ 959-91. EN же легче всех – тест короче, а допустимое снижение напряжения максимально. Поскольку кривая токоотдачи у аккумуляторов нелинейна, можно обнаружить, что два аккумулятора с равным током холодной прокрутки по EN будут иметь разный ток холодной прокрутки по DIN.
При выборе аккумулятора это соотношение может представлять интерес – увеличение тока по DIN при одинаковом токе по EN однозначно указывает на то, что на морозе эта батарея сможет дольше проворачивать стартер.

Казалось бы, зачем гнаться за максимальным стартерным током, если для обычно применяемых на автомобилях стартеров с мощностью 0,8-1 кВт достаточно 70-90 ампер? Дело в том, что номинальная мощность стартера рассчитывается по тому потреблению тока, что соответствует установившимся оборотам при заданной нагрузке на вал. В момент же запуска ток может возрасти во много раз, так как напряжение на обмотки подается практически одновременно с зацеплением бендикса, и на рабочие обороты он должен выходить под нагрузкой. Чем холоднее мотор, тем дольше стартер выходит на рабочие обороты, и тем больший ток он потребляет до этого момента.

Вес аккумулятора и его ресурс

В различных тестах АКБ среди прочих параметров обязательно сравнивается и их вес. В чем смысл этого? Ответ прост: при работе батареи медленно, но неотвратимо происходит разрушение пластин – каждый цикл разряда, и особенно глубокого, приводит к образованию на пластинах кристаллов сульфата свинца. Часть из них растворяется при зарядке, но часть остается, со временем осыпаясь. Проще говоря, со временем масса пластин падает, падает и их прочность. В один «прекрасный» момент под воздействием тряски пластина может разрушиться, приведя батарею в негодность. Следовательно, чем больше масса пластин, тем дольше сможет проходить их разрушение, и определенную зависимость «ресурс-вес» можно считать существующей.

Так как для увеличения емкости необходимо увеличивать площадь пластин в каждой банке, их приходится делать достаточно тонкими. Поэтому в аккумуляторах с большей массой толщина пластин в наборе может серьезно отличаться от более легких, что, в свою очередь, обеспечит меньшие просадки напряжения под стартерной нагрузкой: больше сечение – меньше сопротивление.
Заключим: из двух аккумуляторов с равными электрическими параметрами предпочтительнее тот, что больше весит.

Однако справедливо это заключение в первую очередь для обслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов, где возможность поддержания нужной плотности и уровня электролита позволяет поддерживать стабильность характеристик. Но в необслуживаемых кальциевых аккумуляторах такой возможности нет, и со временем плотность и уровень электролита отклоняются от номинальных настолько, что аккумулятор становится малопригодным для эксплуатации, хотя его пластины могут быть целы.

Источник

Мощность и другие важные характеристики аккумулятора автомобиля

Типы автомобильных АКБ

Аккумуляторная батарея – это основной электрохимический источник электрической энергии в автомобиле, который в первую очередь необходим для запуска двигателя. Пока мотор не работает, все приборы бортовой сети питаются от АКБ.

С точки зрения конструкции, это устройство представляет собой корпус прямоугольной формы, внутри которого находятся электроды. Данный элемент батареи выполнен в виде пластин, изготовленных из различных металлов. Электроды помещены в кислую среду – всё внутреннее пространство заполнено электролитом.

Принцип действия аккумулятора основан на химической реакции, протекающей в жидкой среде. Дело в том, что часть пластин имеет положительный заряд, а часть – отрицательный. Процесс обратим: в зависимости от того, происходит разряд АКБ при эксплуатации или её зарядка, в реакцию с кислой средой вступает либо одна, либо другая группа пластин.

В торговой сети представлен широчайший ассортимент электрохимических источников энергии для транспортных средств. Выбрать однозначно самый лучший невозможно – все они по-своему хороши.

Все существующие автомобильные аккумуляторы классифицируются не только по техническим параметрам, но и по составу электролита и электродов. Итак, различают следующие типы аккумуляторных батарей:

1. Сурьмянистые – классическая разновидность источника тока, постепенно сдающая свои позиции. Своему названию устройства обязаны высоким содержанием сурьмы в электродном сплаве, которая придаёт пластинам прочности и ускоряет протекание реакции. Стоимость таких батарей невелика, что, бесспорно, является существенным плюсом. Но скоротечность реакции приводит к быстрому испарению электролита, требуя регулярного контроля и обслуживания, а это весьма неудобно. Именно данный недостаток является причиной снижения спроса на такую продукцию.
2. Малосурьмянистые – оптимальный вариант для отечественных авто. Но наиболее идеальны их параметры для совсем старых – раритетных машин, выпущенных ещё в бытность СССР. В составе пластин содержится минимум сурьмы, что позволило замедлить протекание электролизных процессов. Но всё же они нуждаются пусть и в более редком обслуживании – это один из недостатков устройства. Из достоинств можно отметить низкую стоимость, минимальный саморазряд при хранении, невосприимчивость к перепадам напряжения в бортовой сети.
3. Кальциевые – хорошее решение для иномарки среднего класса. Вместо сурьмы в состав пластин входит кальций.
   Преимущества:
   • долгий срок службы при правильной эксплуатации;
   • не требуют обслуживания;
   • саморазряд при хранении отсутствует.
     Минусы:
   • высокая цена;
   • требовательны к параметрам бортовой сети;
   • при глубоком разряде теряют значительную часть ёмкости.
4. Гибридные – характеризуются разным составом пластин: в положительно заряженные добавлена сурьма, а в отрицательно заряженные – кальций. По своим особенностям они находятся между малосурьмянистыми и кальциевыми.
   Плюсы:
   • устойчивы к нестабильности параметров бортовой сети;
   • не боятся глубокого разряда;
   • доступная стоимость.
     Минусы:
   • необходимость обслуживания;
   • наиболее оптимальны для недорогих и подержанных авто.
5. Гелевые – новинка на российском автомобильном рынке. Конструктивные особенности:
   • вместо электролита залит густой гель;
   • пластины из чистого свинца без примесей скручены в рулончики;
   • корпус ударопрочный.
     По количеству преимуществ являются лидерами по сравнению с аналогичным оборудованием:
   • срок службы доходит до 10 лет, но при условии правильной эксплуатации;
   • самая быстрая зарядка;
   • полностью исключена возможность короткого замыкания, гель – превосходный диэлектрик;
   • минимальная степень саморазряда;
   • значение тока не изменяется по мере снижения ёмкости.
     Недостатки:
   • самый существенный – очень высокая стоимость, хотя и вполне соизмеримая с качеством высокотехнологичного оборудования;
   • весьма «капризные» батареи – мгновенно реагируют на малейшие колебания параметров бортовой сети;
   • заряжать необходимо специальным зарядным устройством.
6. AGM – как и гелевые, не имеют привычного электролита, его заменяет гелеобразная масса. Но, в отличие от своих более совершенных аналогов, в этих АКБ между пластинами и гелем установлены прокладки из пористого стекловолокна. Именно они дали название этой серии аккумуляторных батарей.
   Достоинства:
   • приемлемая стоимость;
   • пониженный порог чувствительности к нестабильности напряжения;
   • не особо реагируют на температурный режим.
     Минусы:
   • меньший срок службы;
   • боятся глубокого разряда.
7. Щелочные – в качестве электролита здесь используется щёлочь – раствор едкого калия. Данный вид источников энергии крайне редко применяется на автомобилях. В какой-то мере это связано с так называемым «эффектом памяти», которым они страдают. Суть явления заключается в следующем: устройство запоминает предел, до которого оно было разряжено в первый раз, и каждый последующий разряжается точно до него и не более. Кроме этого, есть ещё и отрицательные моменты: довольно внушительные габариты и вес тоже не отстаёт, а цена при этом высока.
   Есть, конечно, и положительные качества: отсутствие электролизных процессов, устойчивость к пониженным температурам и переразряду, но они не способствуют популярности.
8. Литий-ионные – популярны в качестве источника энергии для электромобилей. На обычных машинах практически не встречаются. Своё название получили благодаря иону лития, который переносит электрический заряд.

• самая высокая ёмкость среди всех АКБ;
• максимально возможное напряжение в сочетании с компактностью;
• нет «эффекта памяти»;
• минимальная величина саморазряда.

Недостатков же целый букет:

• резкое падение величины пускового тока при отрицательных температурах;
• быстро стареют – через два года эксплуатации теряют примерно одну пятую часть ёмкости, а это очень существенно;
• не переносят полного разряда;
• уровень напряжения недостаточен для запуска обычного бензинового или дизельного двигателя.

Основные характеристики аккумуляторных батарей для любого автомобиля

Каждая аккумуляторная батарея обладает определёнными параметрами, на основании которых осуществляется её подбор. Наиболее распространены свинцово-кислотные АКБ. На их примере разберём подробно основные характеристики автомобильного аккумулятора.

Ёмкость

Ёмкость, она же мощность, – это определяющая характеристика при выборе аккумулятора для автомобиля. Непосредственно от её величины зависит беспроблемный запуск двигателя.

1. Номинальная – характеризует значение тока, которым на протяжении примерно 20 часов будет разряжаться батарея. Её величина указывается на маркировочной этикетке корпуса устройства в Ампер-часах.
2. Резервная – показывает, на какой период времени аккумулятор способен заменить полноценно генератор при выходе последнего из строя. Обычно измеряется в минутах.

На протяжении эксплуатации значение ёмкости постепенно уменьшается, а при глубоких разрядах АКБ существенно утрачивает величину этого ключевого параметра. А вообще ёмкостная характеристика зависит от многих факторов:

• конструктивные особенности и состав пластин;
• температурный режим;
• параметры пусковых и зарядных токов;
• эксплуатационный период – на протяжении какого времени уже работает батарея.

Ток холодной прокрутки

Ток холодной прокрутки – это не что иное, как пусковой ток, значение которого в Амперах указывается на корпусе АКБ при маркировке рядом с величиной ёмкости. А какой ток в аккумуляторе? Чем больше объём двигателя, тем выше величина указанного параметра необходима для его запуска. Для автомобилей, работающих на бензине, достаточно стандартной токовой величины, для дизельных – значение тока холодной прокрутки должно быть слегка повышенным.

В тёплое время года требуется меньший ток для запуска, в холодное – больший. Параметр токовой характеристики напрямую связан с величиной ёмкости: чем она выше, тем больше ток автомобильного аккумулятора. Следовательно, есть определённый запас по времени для пуска двигателя при низких отрицательных температурах до разряда батареи.

Напряжение

Напряжение АКБ транспортного средства наряду с ёмкостью является одной из основных характеристик, определяющих работу батареи. Как правило, для автомобильных аккумуляторов этот параметр равен 12 В. Указывается величина напряжения на этикетке корпуса.

При эксплуатации источника энергии допускаются незначительные изменения базового значения в сторону увеличения. Если же напряжение падает, то это говорит о существенном разряде аккумуляторной батареи.

Особенности конструкции: масса, габариты

Все устройства выпускаются в прямоугольном корпусе – это стандарт аккумуляторных батарей. А вот их вес и габаритные размеры зависят в первую очередь от мощности автомобильного аккумулятора. Понятно, что для маломощных батарей эти показатели будут значительно ниже, чем для высокоёмкостных аналогов.

Масса АКБ указывается на маркировочной этикетке корпуса. Важно: вес указывается сухозаряженного устройства, без электролита.

Что касается размеров, то существует их типовой ряд:

1. Европейский типоразмер подходит для автомобилей отечественного производства и производителей из Европы. Характеризуется слегка утопленными в крышку выводами для присоединения клемм.
2. Азиатский – выводы находятся на одном уровне с крышкой. Вариант оптимален для азиатского автопрома.
3. Американский – встречается крайне редко на российском автомобильном рынке. Отличается от предыдущих типов соотношением размеров и боковым расположением выводов.

Стоит отметить, что при выборе автомобильного источника электроэнергии размерами его корпуса пренебрегать не стоит. Дело в том, что многие производители авто оставляют под установку батареи определённое место. Это значит, что прибор с большими габаритами туда просто-напросто не влезет, а для меньшего могут возникнуть проблемы с подключением клемм.

Кроме того, по конструктивным особенностям аккумуляторы подразделяются следующим образом:

1. Необслуживаемые – устройства нового поколения. Характеризуются долгим сроком службы, чувствительностью к стабильности напряжения бортовой сети, не нуждаются в обслуживании.
2. Малообслуживаемые – это подавляющее большинство АКБ на российском рынке. Обычно устанавливаются на авто отечественного производства, нуждаются в периодическом обслуживании – в основном в доливке электролита. Имеют доступную для большинства категорий автовладельцев стоимость.
3. Обслуживаемые – оборудование прошлого века, на данный момент уже снятое с производства. Требуют регулярного обслуживания вплоть до замены банок – пластин.

Полярность

Весьма важная и нужная характеристика аккумулятора, которой нельзя пренебрегать. Полярность определяет расположение выводов на корпусе батареи для подключения к ним клемм. Если перепутать полярность, то эксплуатация устройства будет невозможна.

Место под капотом авто, отведённое производителем для размещения АКБ, не только ограничено, но и обустроено по-особому: установить её можно только в одном конкретном положении. Кроме того, длина проводов с клеммами для подключения источника питания строго определена. Значит, её не хватит, если выводы поменяются местами.

Различают аккумуляторные устройства:

1. С прямой полярностью – положительный («+») токовый вывод расположен на крышке корпуса слева, а отрицательный («-») – справа.
2. С обратной полярностью – здесь всё наоборот: «+» – справа, «-» – слева.

Срок эксплуатации

Любое оборудование имеет свой определённый срок службы – вечный двигатель ещё не изобрели. Не стал исключением и аккумулятор для автомобиля, обладающий целым рядом технических характеристик. Конечно, источники энергии нового поколения служат намного дольше своих предшественников, но всё же не так много, как бы хотелось автовладельцам.

Одна АКБ может отработать максимум три года, а другая в 2–3 раза больше. Кто-то скажет, что всё зависит от производителя и стоимости. Но это не совсем так. На продолжительность жизни батареи оказывает влияние множество факторов:

• температурный режим – частый запуск двигателя в холодное время года плюс поездки на малые расстояния;
• тип исполнения: обслуживаемая или нет;
• частый разряд до нулевого уровня – существенная потеря ёмкости;
• неполадки в цепи «генератор – аккумулятор»;
• эксплуатация автомобиля исключительно в городском режиме – отсутствие возможности для полноценного восполнения заряда;
• ненадёжная фиксация установки в нише.

Срок хранения

Этот показатель во многом является определяющим для срока годности автомобильного аккумулятора. Период хранения, на протяжении которого батарея будет пригодна к эксплуатации, определяется:

1. Типом АКБ:
   • сухозаряженные – не более 12 месяцев;
   • заполненные электролитом – максимум 1,5 года.
2. Условиями, в которых оборудование содержится на складе:
   • при положительных температурах, желательно не выше +20°С;
   • без доступа прямых солнечных лучей;
   • умеренная влажность;
   • в один ряд в заводской упаковке – не ставить друг на друга.

В случае нарушения любого из условий срок годности уменьшается.

При покупке старайтесь выбрать источник энергии, между датой изготовления которого и периодом приобретения прошло минимум времени.

Саморазряд

Саморазряд – это не что иное, как потеря заряда при хранении батареи. Для новых АКБ допустимой считается величина, не превышающая 1 %. Что касается тех устройств, что уже находились в эксплуатации, однозначно сказать достаточно сложно. Бывает, что данное значение остаётся в тех же пределах, что и у неиспользованных, а может в разы его превышать. Всё зависит от срока службы и условий, при которых работал аккумулятор.

Желательно не допускать полного саморазряда АКБ, это в дальнейшем негативно скажется на эксплуатационных свойствах оборудования.

Источник