Емкость автомобильного аккумулятора и выбор акб для авто

Литий-ионная альтернатива

Пожалуй, из всех существующих видов аккумуляторов для автомобилей и не только самым лучшим можно назвать Li-ion. Он стоит значительно дороже своих Ni-MH и Ni-Cd аналогов. Это можно объяснить тем, что аккумуляторы с ионами лития не имеют тех недостатков, которыми обладают рассмотренные ранее модели. Хотя приспособления такого вида, равно как и все существующие устройства, все же не лишены своих слабых сторон, причем действительно существенных.

Среди главных уязвимостей можно выделить:

• чрезмерную чувствительность к низким температурам, из-за чего уменьшается ток, отправляемый li-ion батареей,
• уменьшение вместимости с каждым годом,
• литий-ионные приспособления не выдерживают тотальной разрядки и зарядки до конца — в противном случае это оканчивается разрушением и даже взрывом прибора. Подробнее о том, как правильно заряжать Li-ion аккумуляторы →

Модели такого типа широко применимы в качестве зарядного устройства для мобильных устройств. В случае, если технологический прогресс дойдет до достаточного уровня, чтобы Li-Ion приспособления лишились своих уязвимостей, они сумеют встать на замену кислотным батареям.

Стоит также заметить, что в старых моделях литий-ионных аккумуляторов применялись разнообразные оксиды лития, в которых также содержался марганец либо кобальт. Однако в более новые модели эти элементы добавлять перестали, заменив их сплавами литий-ферро-фосфатов в связи с их дешевизной, уменьшенной токсичностью и более простой возможносттю переработки.

Виды и типы автомобильных аккумуляторов

Традиционная аккумуляторная батарея со свинцовыми пластинами и раствором серной кислоты в качестве электролита относится к классу свинцово-кислотных или WET («мокрых» в зарубежной терминологии) аккумуляторов. В автомобилях такой тип аккумуляторов используется давно и пережил уже несколько этапов эволюции, связанных с трудоёмкостью технического обслуживания.

Дело в том, что в процессе циклов заряда и разряда происходит образование дополнительного количества воды, которая испаряясь, меняет плотность электролита. Кроме того химическая реакция в электролите сопровождается не только образованием сульфата свинца и воды, но и выделением газов (водорода и кислорода) и образованием паров самого электролита.

Особенно активно процесс газообразования происходит во время интенсивной езды и заряда аккумулятора большими токами – тогда говорят что АКБ «кипит».

Испарение части электролита не только меняет плотность, но и оголяет верхнюю часть пластин, ухудшая эффективность работы аккумулятора и его долговечность. Вот почему ещё в недалёком прошлом свинцово-кислотные аккумуляторы помимо контроля над уровнем заряда требовали постоянной проверки плотности и уровня электролита, а периодическое обслуживание являлось неотъемлемой частью эксплуатации.

Помимо сульфатации и испарения электролита у аккумуляторов этого типа материал пластин взаимодействует с водой, образуя окислы свинца – источники коррозии и постепенного разрушения пластин.

Совершенствование аккумуляторов предусматривало в первую очередь снижение отрицательного эффекта от этих трёх факторов, а основные пути решения проблем – в применении новых материалов.

Так, использование сурьмы для увеличения долговечности пластин было известно давно. Современные технологии позволили уменьшить процентное содержание этого элемента и за счёт этого добиться заметного снижения интенсивности «кипения». Время на обслуживание батарей значительно сокращается, и их уже называют малообслуживаемыми.

Следующий шаг к совершенствованию автомобильных аккумуляторов – использование в свинцовом сплаве кальция – позволил еще больше снизить интенсивность газообразования и повысить напряжение саморазряда. Теперь аккумуляторы можно было дольше хранить в разряженном состоянии, а процесс выкипания электролита стал играть настолько несущественную роль, что аккумуляторы перешли в класс необслуживаемые (хотя это не совсем так: зарядка АКБ – это одна из операций обслуживания).

«Необслуживаемые» аккумуляторы для легковых автомобилей уже почти не выпускаются. А вот «малообслуживаемые» (иногда их причисляют к «необслуживаемым») вполне разумно использовать на тех машинах (особенно с пробегом), в которых бортовая сеть нестабильна: эти АКБ устойчивы к перепадам нагрузки.

Промежуточное положение между малосурьмянистыми и кальциевыми аккумуляторами занимают гибридные АКБ. В них пластины положительных электродов выполняют с малым содержанием сурьмы, а отрицательные содержат кальций. Такое решение позволяет сочетать в какой-то степени достоинства обоих вариантов, но, увы, и недостатки тоже. Дело в том, что «кальциевые» аккумуляторы как раз чувствительны к перепадам бортовой сети.

Следующими важными шагами в совершенствовании автомобильных аккумуляторов стали конструкторско-технологические решения, обеспечившие переход электролита из жидкого состояния в гелеобразное. Аккумуляторы, изготовленные по технологии, предусматривающей в качестве электролита гель, а не жидкость стали называть гелевыми.

Применение геля позволило решить сразу несколько задач:

• безопасности – раствор серной кислоты чрезвычайно опасен и для человека и для окружающей среды, а вероятность утечек существует всегда;
• ориентации – гелеобразное состояние позволяет эксплуатировать аккумулятор под любым наклоном линии горизонта – электролит в нём надёжно зафиксирован;
• вибростойкости – гелиевому наполнителю не страшна тряска на ухабах – он закреплён по отношению к электродным пластинам, исключается вероятность оголения части поверхности электрода.

Одной из разновидностей гелевых (хотя по этому поводу идут терминологические споры) стали AGM аккумуляторы (AGM – аббревиатура Absorbent Glass Mat – абсорбирующий стекломатериал), названные так по соответствующей технологии. Особенность AGM в том, что между пластинами находится специальный пористый материал, удерживающий электролит и дополнительно предохраняющий пластины от осыпания.

Аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется загущённая до консистенции геля жидкость, в легковых автомобилях не применяются.

Разновидности

На современном рынке распространены следующие модификации тяговых свинцово кислотных аккумуляторов: WET, VRLA и SLA, которые в свою очередь подразделяются на AMG и GEL типы. Кроме того, особняком в ряду накопителей электроэнергии стоят щелочные (никель-железные) АКБ. Рассмотрим подробнее каждый из них.

WET

Такой аббревиатурой обозначаются практически все кислотно свинцовые батареи с жидким электролитом в свободном состоянии. В свою очередь их подразделяют на:

• Обслуживаемые АКБ. Рабочий состав пластин у таких устройств – сплав свинца и сурьмы. В ходе их работы обязательна периодическая проверка количества электролита, а в случае его недостатка, необходим долив дистиллята.
• Частично обслуживаемые. Активный состав плюсовой пластины также, как и в предыдущем варианте свинец и сурьма в сплаве. Отличие в том, что сурьмы меньше, а минусовый электрод имеет свинцово-кальциевый состав. Заряжаясь, эти аккумуляторы значительно меньше предыдущих выделяют испарения, что позволяет делать их более герметичными, а долив реагента требуется только при экстремальных режимах эксплуатации.
• Не обслуживаемые SM (FM) устройства. Плюсовые решетки электродов в своем составе исключают содержание сурьмы – только свинец, кальций, олово (олово может быть заменено серебром). Минусовые решетки – это сплав свинца с кальцием.

Питание от WET аккумуляторов чаще встречается в погрузчиках и штабелерах.

VRLA

Более современные автономные источники энергии, оборудованные клапанной системой (Valve Regulated Lead Acid) для сброса избыточного давления. Данная технология позволила делать достаточно компактные устройства, габариты и масса которых сопоставима с пусковыми автомобильными АКБ, при этом сохранены все качества тяговых батарей.

Для складского грузового транспорта вес и размер не существенны, а вот в инвалидную коляску или электро-скутер поставить стокилограммовый источник питания не представляется возможным. Масса 63-х амперного устройства составляет около 21-го кг, при размерах 275х170х190 мм.

SLA (AMG, GEL)

Аббревиатура SLA в дословном переводе обозначает – уплотненная АКБ. На современном рынке автономных источников питания распространены две разновидности: с гелевым электролитом (GEL — Gelled Electrolite) и стекло-матовыми сепараторами (AGM – Absorptive Glass Mat). Кроме того, есть масса комбинированных моделей, так или иначе дополняющих каждую из технологий.

GEL

Консистенция электролита, в изготовленных по этой технологии батареях, представляет собой желеобразную массу. Пористая структура этой массы имеет значительных объем пустот, в которых протекают рекомбинационные процессы кислорода и водорода. Эти газы в обычном жидком электролите мгновенно всплывали на его поверхность, испарялись, создавая избыточное давление, что требовало наличия вентиляционных отверстий в корпусе батареи и последующего добавления дистиллята.

AMG

Банки аккумуляторов, изготовленных по технологии AMG залиты обычным жидким реагентом (вода и серная кислота), а их эффективность также, как и у гелевых моделей увеличена за счет рекомбинации газов. Разница в том, что перераспределение происходит в пустотах сепаратора, который изготовлен из специального пористого стекловолокна.

В качестве электролита в таких батареях используют щелочь (гидроксид натрия или калия в водном растворе), положительный электрод – железо, отрицательный – никель. По большинству параметров щелочные АКБ превосходят свинцово кислотные, чего не скажешь о стоимости и технологии производства.

Большая емкость — вред или нет?!

Чем может грозить установка в машине источника с большей, чем положено емкостью? Не приведет ли это к неприятным последствиям? Подобные вопросы задают многие автолюбители, перед которым возникает необходимость покупки новой батареи. В особенности это касается новичков. К примеру, стоит ли ожидать плохого, если поставить элемент 70 А·ч вместо положенных 55 А·ч?

Стоит отметить, что вокруг этой темы ходит множество мифов. Один из них выглядит так: «Если допустимая емкость аккумулятора автомобиля 60 А·ч, то результаты отклонений могут быть разные и не вполне хорошие:

• Поставь батарею с 50 А·ч и она закипит.
• Установка АКБ на 70 А·ч обернется недозарядом.

Это один из показательных примеров. В действительности ничего страшного не произойдет. Единственное что нужно — чтобы новое более емкое изделие поместилось в посадочное место, поскольку у них чуть больше габариты.

Но чем объясняется необходимость «увеличить» эту характеристику таким способом? Главным образом это обусловлено особенностями запуска двигателя при отрицательной температуре. В особенности это касается местности с суровым климатом, где температура воздуха может опуститься ниже 30 °C.

Правила хранения и эксплуатации

Мероприятия, проводимые в процессе эксплуатации подразделяют на три группы – ежедневные, еженедельные и ежемесячные:

1. В ходе эксплуатации тяговые АКБ необходимо ежедневно полностью заряжать после разряда, контролировать количество электролита и при необходимости доливать воду.
2. Раз в неделю аккумулятор следует осмотреть на наличие повреждений, очистить от поверхностных скоплений грязи, желательно сделать выравнивающий заряд.
3. Раз в месяц необходимо проверить работоспособность ЗУ, проконтролировать плотность электролита во всех секциях аккумулятора, и напряжение на выходах.

Функционирование тяговой батареи напрямую зависит от залитого в нее электролита. Поэтому, более предпочтительно, чтобы заправка электролитом осуществлялась в условиях завода изготовителя.

Главные условия правильного хранения:

• Помещения для хранения должны быть сухими, не промерзать, в близи АКБ не должны находиться источники тепла.
• Во время хранения не доводить саморазряд до уровня, превышающего 80% (60% для технологии GEL);
• Нельзя допускать длительного простоя полностью разряженной батареи.
• Заливать только дистиллированную воду (ни в коем случае не электролит или серную кислоту).
• Во избежание появления конденсата на корпусе АКБ необходимо минимизировать колебания температуры и влажности в помещении где они хранятся.
• Аккумуляторы складируются исключительно вертикально, в один слой – класть что-либо сверху категорически нельзя.

Технология производства

Sb/Sb (Сурьмянистая, малосурьмянистая)

Старая классическая технология. В батарее используется
сурьма в составе свинца, что  укрепляет свинец
и не дает вываливается из электродов при малейшей вибрации. Основным минусом
сурьмянистых аккумуляторов является необходимость в постоянном обслуживании.  Вода испаряется и нужно постоянно
контролировать уровень электролита и доливать по необходимости. Сурьмянистые
АКБ нельзя хранить без подзарядки больше месяца. Соединение сурьмы и свинца
заставляет воду распадаться на водород и кислород при низком напряжении и
электродвижущей силе. Когда выделяется кислород, положительные пластины
окисляются. Окисление у сурьмянистых батарей происходит быстрее, чем у других.

Sb/Ca (Гибридная)

Положительный электрод гибрида изготавливается по технологии
малосурьмянистого аккумулятора из свинца и сурьмы. Отрицательный электрод по
кальциевой технологии из кальция с добавлением свинца. Свинцово-сурьмянистая
пластина обеспечивает устойчивость питания к глубоким разрядам. В свою очередь,
свинцово-кальциевая обеспечивает и уменьшение испарения воды и снижает фактор
саморазряда. Гибридные аккумуляторы объединяют и совмещают сильные стороны сурьмянистого
и кальциевого типов аккумуляторов и сводит к минимуму их недостатки.

Ca/Ca (Кальциевая)

Это разновидность аккумуляторной батареи, пластины которой
изготовлены из свинца, легированного кальцием . Количество последнего элемента
в процентном соотношении крайне незначительно. В роли легирующего элемента в
таких АКБ кальций заменил сурьму, которая для этих целей применялась в течение
длительного времени, но обладала рядом недостатков, для устранения которых
потребовалось подобрать другое вещество. Владельцу данного аккумулятора не
требуется проводить дополнительных манипуляций, таких как измерение уровня и
плотности электролита

Установив новую кальциевую АКБ, о ней можно просто
забыть практически на весь период эксплуатации, периодически уделяя внимание
подзарядке. Главный минус и основное отличие кальциевых батарей от их гибридных
или сурьмянистых аналогов это чувствительность к глубоким разрядам

Достаточно
всего одного глубокого разряда, чтобы такая АКБ потеряла пятую часть своей
емкости. Однократный полный разряд – и батарея лишится половины емкости, тогда
как устройство, пережившее 9 – 10 разрядов становится полностью непригодным к
эксплуатации.

AGM

Самая современная технология аккумуляторных автомобильных
свинцово-кислотных батарей необслуживаемого типа. Благодаря особому составу
волокна, электролит не растекается и не испаряется, формируя плотную
адсорбированную массу. Такие аккумуляторы имеют высокий пусковой ток, инертность
пластин к вибрациям, отсутствие газовыделения и испарения электролита, устойчивость
к глубокой разрядке, устойчивость к морозам и быструю зарядку.

EFB

Такая батарея является улучшенным типом свинцовой, она продуктивнее
в работе, чем модели прошлого поколения. В данной модели свинцовые пластины
значительно толще, а так же каждая пластина завернута в пакет из специального
материала, который пропитывается электролитом. Сетка из полиэстера, находящаяся
между сепаратором и пластиной, удерживает активную массу внутри и предотвращает
её вымывание. На сепаратор приклеен ворс из стекловолокна, для сохранения
правильного расположения пластин. Объем электролита снижен в три раза. Повышена
устойчивость к глубокому разряду, это дает восстановиться АКБ на сто процентов.
Показатели пускового тока улучшены практически до пятидесяти процентов.

Эта инновационная технология позволяет аккумуляторам служить
дольше, чем классическим свинцовым батареями. Но в то же время, такие АКБ
доступнее, чем AGM батареи.

GEL

Cвинцово-кислотные
необслуживаемые АКБ, в которых электролит имеет желеобразное состояние, так как
в электролит добавлена двуокись кремния. Технология позволяет увеличивать
количество возможных циклов разряда и заряда и способность к восстановлению
после глубокого разряда. По своей сути гелевый аккумулятор является силовым
(тяговым) аккумулятором, наиболее подходящим для электромобилей и погрузчиков,
а также для систем резервного электроснабжения. Стартовые характеристики хуже,
чем у AGM или EFB.

Устройство и назначение аккумуляторных батарей в авто

Основная особенность конструкции любого типа АКБ заключается в том, что он состоит из нескольких батарей. Они называются банками и монтируются внутри конструкции. В 12-вольтных устройствах такие элементы рассчитаны примерно на 2 вольта, они соединяются друг с другом последовательным образом.

Конструкция АКБ включается в себя:

1. Непосредственно банки. Данные компоненты выполнены в виде набора пластин различной полюсности. Друг от друга они изолированы посредством кислото-упорных сепараторов.
2. Корпус конструкции. Обычно производится из эбонита либо кислото-упорного пластика. Внутри корпуса располагаются специальные отсеки, в которые монтируются банки.
3. Сама полюсная пластина производится из свинца и выполнена в виде решетки. В ячейки, расположенные внутри, впрессовывается состав пористого типа, который предназначен для увеличения площади соприкосновения с рабочей жидкостью — электролитом. Данное активное вещество производится из свинцового порошка, в него также добавляется серная кислота, а в отрицательные пластины — сернокислый борий. При изготовлении батареи эти элементы заряжаются, что приводит к формированию диоксида свинца в плюсовых устройствах. В отрицательных образуется губчатый металл.
4. Раствор электролита заливается в банки АКБ. Жидкость используется для передвижения заряженных элементов от отрицательного полюса к положительному. Рабочий раствор производится из дистиллята (очищенной воды), а также серной кислоты.

Сама по себе батарея является одним из основных компонентов в транспортном средстве. Функционируя в бортовой сети машины вместе с генераторным устройством, АКБ является источником электрической энергии.

О конструктивных особенностях автомобильных батарей рассказал пользователь Аккумуляторщик.

Функции, которые выполняет приспособление:

1. Запуск силового агрегата. В момент, когда генераторный узел еще не запущен, напряжение от АКБ подается на стартерное устройство при пуске.
2. Обеспечение питания током всего электрооборудования транспортного средства при выключенном двигателе.
3. Возможность запитки приборов и устройств машины во время движения, когда генераторный узел перегружен.

Поскольку ограничена, не рекомендуется длительно использовать устройство и включать все потребители энергии при отключенном моторе. Батарея, работая в паре с генераторной установкой, выполняет сглаживание пульсаций электротока в сети машины.

Назначение аккумуляторных батарей

Автомобильная аккумуляторная батарея выступает как источником электрического тока, необходимого для пуска двигателя, так и резервным источником питания, в случае, если энергии, вырабатываемой генератором, оказывается мало для электроснабжения авто. Аккумуляторная батарея действует как стабилизатор напряжения, так как она выполняет роль накопителя электроэнергии, отдающего во время пуска двигателя за короткое время большой ток, и пополняемого постепенно генератором автомобиля в процессе подзарядки.

В каких сферах используется

Аккумуляторные батареи используются как дополнительный или основной источник питания. Надежность, простота в использовании позволяет применять батареи в различных областях:

• автомобильная промышленность;
• освещение в аварийном состоянии;
• переносное электрооборудование;
• медицинское оборудование;
• игрушки;
• сигнализация в разных сферах применения;
• телекоммуникационное оборудование.

Применение батареи в игрушках

Роль акб в работе приборов не оспорима. Применение источника энергии практически во всех отраслях доказывает значимость и необходимость знаний о внутреннем содержимом батарей. С использованием в автомобилях широкого разнообразия электроприборов, кондиционеров, мультимедийных центров, генераторы не всегда справляются с обеспечением их энергией. В этом случае подпитка энергией поступает от АКБ, который кроме этого выполняет основную функцию, обеспечивает электроэнергией стартер двигателя. Водителю необходимо знать, как устроен аккумулятор, чтобы выявить сбои в работе источника энергии, назначение аккумулятора, чтобы правильно использовать ресурс, подобрать батарею к условиям эксплуатации и автомобилю. О способах и рекомендациях как проверить аккумулятор читай тут.

Важный параметр

О такой важной характеристике просто грех не упомянуть! Самим термином определяется следующее — то количество энергии, которое элемент отдает при определенном напряжении и в течение заданного промежутка времени (обычно час). А в чем измеряется эта характеристика? Точнее, какие единицы для этого используются? Емкость измеряется в ампер-часах или сокращено — А·ч

Именно по этой характеристике опытные водители делают свой выбор. В этом их полностью поддерживают многие производители. На многих изделиях можно заметить такие надписи — 55, 60, 75 Ah. То есть батарея номиналом 60Ah означает, что на протяжении одного часа она способна выдавать нагрузку силой 60 ампер. А если речь идет о 30 амперах? Тогда и время будет увеличено до двух часов. По аналогии цепочку можно продолжить:

А в чем измеряется эта характеристика? Точнее, какие единицы для этого используются? Емкость измеряется в ампер-часах или сокращено — А·ч. Именно по этой характеристике опытные водители делают свой выбор. В этом их полностью поддерживают многие производители. На многих изделиях можно заметить такие надписи — 55, 60, 75 Ah. То есть батарея номиналом 60Ah означает, что на протяжении одного часа она способна выдавать нагрузку силой 60 ампер. А если речь идет о 30 амперах? Тогда и время будет увеличено до двух часов. По аналогии цепочку можно продолжить:

• 15 ампер — 4 часа;
• 7,5 ампер 8 часов;
• 3,75 ампер — 16 часов;
• Порядка 2 ампера — 32 часа и т. д.

Только это все следует понимать условно, ведь чем большая нагрузка ложится на АКБ, тем быстрее она будет разряжаться. Но как узнать оптимальный параметр батареи для своего автомобиля. Этот параметр всегда указывается в инструкции по эксплуатации к транспортному средству.

Технические характеристики автомобильного аккумулятора

Если вы решили правильно выбрать емкость для своего автомобиля, следует понимать, что существует ряд технических характеристик, которые стоит учитывать. Мы расскажем об основных тонкостях, которые стоит учитывать во время приобретения.

Емкость

Самый главный параметр во время выбора автомобильного аккумулятора – это его емкость. Измеряется емкость в ампер-часах. Чем их больше, тем дольше аккумулятор будет служить. Емкость напрямую зависит от следующих параметров:

• толщина и качество электродов;
• материал электродов;
• материал сепараторов;
• температуры электролита;
• плотности электролита.

В параметры во время выбора особого смысла вникать нет, просто смотрите на А/ч.

Технические характеристики автомобильных аккумуляторов

Номинальная емкость

Узнать вы сможете, прочитав соответствующее обозначение на аккумуляторе. Номинальная емкость – это напряжение, которое способен отдать аккумулятор. Есть способ измерить все самостоятельно, для этого нужно выполнить следующие условия:

1. В первую очередь стоит полностью разрядить емкость.
2. На протяжении 20-ти часов непрерывного разряда ток по своей величине должен ровняться 1/20 от всей емкости.
3. Напряжение на выводах на должно быть менее 10,5 В.
4. Температура электролита должна составлять примерно 25 градусов.

Какой ток на холодной прокрутке

На нашей территории практически всегда царят холодные зимы, которые не выдерживают многие аккумуляторы. Соответственно стоит четко понимать, что ток холодной прокрутки должен держатся на оптимальном уровне. К примеру, если ток холодной прокрутки высокий, то и заводится двигатель зимой будет гораздо легче.

Номинальное напряжение аккумулятора

Также очень важно смотреть на то, какое номинальное напряжение аккумулятора. На каждый элемент сейчас приходится по 2 В

Соответственно общее номинальное напряжение должно составить 12 В. Все эти параметры вы сможете найти на корпусе или в документе во время приобретения.

Потеря воды

Крайне важно, чтобы это значение не превышало 14.4 В. Ведь от этого напрямую зависит скорость, из которой вода улетучивается из электролитов в виде газов

Этот параметр во многих ситуациях говорит за срок службы автомобильной батареи.

Как выбрать аккумулятор по техническим характеристикам

Саморазряд

Оптимальное значение саморазряда автомобильного аккумулятора – 3% в месяц. Однако здесь еще следует понимать, что если температура снижается или повышается, значение может немного изменяться.