Все про акумулятори для автомобілів

Аккумулятор (аккумуляторная батарея или АКБ) – один из основных узлов автомобиля. Как и все сложные устройства, аккумуляторы периодически выходят из строя и нуждаются в замене. В этой статье будут рассмотрены все вопросы, интересующие автолюбителей, приобретающих аккумулятор для своего автомобиля.

Функции автомобильного аккумулятора

Три функции, которые выполняет аккумулятор в вашем автомобиле:

• подача энергии на стартер для запуска двигателя,
• питание электроприборов автомобиля, когда двигатель выключен (например, сигнализации, освещения и т. д.)
• подача энергии во время повышенного запроса (например, при включенном кондиционере), когда мощности генератора недостаточно.
• Джерело

Что собой представляет аккумулятор?

Для всех легковых автомобилей используются АКБ с номинальным напряжением 12 В, состоящие из шести 2-вольтовых элементов, соединенных в единую батарею.

Внутри каждого элемента находится электролит – раствор серной кислоты в воде. В электролит погружены решетки из свинцового сплава, в которые впрессовано активное вещество. В современных АКБ используется сплав свинца с сурьмой и/или металлическим кальцием, повышающими устойчивость к коррозии. Решетки разделены пористыми изоляторами, предотвращающими короткое замыкание.

При подключении энергопотребляющих приборов внутри батареи оксид свинца и серная кислота вступают в реакцию, в результате которой происходит выделение энергии, а свинцовые контакты покрываются слоем сульфата свинца. Сера из электролита расходуется на образование сульфата, процент серной кислоты в растворе снижается и аккумулятор разряжается. В процессе зарядки происходит обратная реакция, в результате которой восстанавливается плотность электролита.

Малосурьмянистые, кальциевые и гибридные

В современных АКБ уже не используются свинцовые пластины, как в их старых предшественниках. Для увеличения срока службы аккумулятора в свинец добавляются лигатуры: сначала это была сурьма, затем процентное содержание сурьмы уменьшили, создав малообслуживаемые аккумуляторы. В более новых моделях стал использоваться металлический кальций, которым покрывают пластины анода и катода, а затем появились гибридные аккумуляторы, в которых кальциевые лигатуры есть только на аноде, а катод изготовлен из малосурьмянистого свинца.

Огромным плюсом кальциевых аккумуляторов стала возможность уменьшить потери воды во время заряда: если раньше электролиз воды начинался на 12 вольтах, то добавки кальция позволили поднять возможное напряжение до 16 вольт. Таким образом, при перезаряде вода не «выкипает», а значит, не требуется долив.

Однако, кальциевые АКБ имеют и существенный минус: они крайне чувствительны к полному разряду, в результате которого на катоде образуется слой сульфата кальция, не разлагающегося в процессе зарядки, в отличие от сульфата свинца. В итоге, кальциевый аккумулятор требует тщательно отлеживать уровень заряда.

Преимущества кальциевых аккумуляторов перед малосурьмянистыми позволили создать необслуживаемые модели, а в комбинированных был устранен один из главных недостатков кальциевых, так как на плюсовом электроде есть только сурьмянистая лигатура.

Кальциевые аккумуляторы обозначаются на корпусе как Ca-Ca, а гибридные как Ca+.

Маркировка гибридного аккумулятора с пометкой Са+.

Типы АКБ: с жидким и гелевым электролитом

На сегодняшний день существуют два основных типа аккумуляторов, которые различаются видом электролита.

Жидкостные – всем привычные устройства, в которых, как понятно из названия, электролит представлен в жидком виде. Проблемы их всем известны: необходимость отслеживать уровень электролита, деградация батареи после определенного количества циклов глубокого разряда, сравнительно высокое внутреннее сопротивление. Одним из недостатков были и жесткие правила эксплуатации. Например, такой аккумулятор очень чувствителен к вибрации, его можно было переносить только осторожно, не наклоняя больше чем на 40°. Жидкостные аккумуляторы постепенно уходят в историю по мере появления на рынке новых, более прогрессивных конструкций.

AGM – новое поколение АКБ. Электролит в них находится не в виде свободной жидкости, а пропитывает пористые пластины-сепараторы из стекловолокна. Такая технология дает сразу несколько преимуществ:

• вода из электролита не испаряется: образующиеся при электролизе кислород и водород остаются в пористом материале и снова вступают в реакцию,
• намного меньше внутреннее сопротивление: пропитанная электролитом пористая пластина имеет лучшую проводимость,
• способность выдавать намного большие токи,
• прижатые друг к другу пластины электрода и сепаратора препятствуют отслоению активного вещества с решеток, благодаря чему такой аккумулятор выдерживает намного больше циклов глубокого разряда,
• лучшие эксплуатационные характеристики (меньше страдает от вибрации, можно эксплуатировать в наклонном положении),
• отсутствие необходимости в регулярном доливе электролита,
• безопасность при вскрытии корпуса,
• значительно дольше срок эксплуатации.

Изначально AGM предназначались для автомобилей тяжелых условий эксплуатации с повышенным энергопотреблением. Но автолюбители всё шире используют эту новинку на своих авто, и сегодня жидкостные аккумуляторы уже почти ушли с рынка.

Несмотря на то, что AGM предполагает использование стекловолокна, такие АКБ называют гелевыми, по аналогии с аккумуляторами технологии GEL для некоторых устройств. GEL аккумуляторы не выпускаются для автомобилей, и под понятием «гелевые» обычно подразумевается именно технология AGM.

Строение AGM аккумулятора

Емкость аккумулятора

Одна из главных технических характеристик – номинальная емкость АКБ – это количество электроэнергии, которое полностью заряженный аккумулятор отдает в течение определенного времени. Чем выше этот показатель, тем дольше электроприборы автомобиля смогут проработать на одном заряде.

Емкость измеряется в ампер-часах (Ач, А∙ч, Ah). Это означает, что, например, аккумулятор емкостью 60 Ач сможет отдавать энергию в 1 ампер в течение 60 часов, или 2 ампера 30 часов и т.д.

Существует также понятие резервной емкости: в течение какого времени аккумулятор при комфортной температуре (25°С) способен давать ток в мощностью 25 А. При этом напряжение будет постепенно снижаться, и конечным (минимальным) считается показатель 10,5 В. Указание резервной мощности впервые появилось на аккумуляторах производства США и постепенно всё чаще используется другими производителями.

Резервная емкость измеряется в минутах. Как правило, при номинальной мощности 60 Ач резервная составляет 90-100 минут – именно в течение этого времени автомобиль может ехать с выключенным (сломанным) генератором.

Для легковых автомобилей с объемом двигателя до 2 л выбирается, как правило, АКБ емкостью до 60 Ач. Чем больше в автомобиле современного оборудования, тем более мощным должен быть аккумулятор. Как правило, осущесталяя подбор аккумулятора мо марке авто, лучше ориентироваться на рекомендации производителя автомобиля, не превышая рекомендованную емкость более чем на 5 Ач.

Выбор емкости аккумулятора в зависимости от типа автомобиля

Ток холодной прокрутки

Одно из самых ответственных испытаний для аккумулятора – запуск двигателя на морозе, когда моторное масло загустевает, коленвал двигателя проворачивается с трудом и нужно много энергии для стартера.

Пусковой ток (пусковая мощность, ток холодной прокрутки) – это мощность тока, которую может дать АКБ на морозе -18°С в течение первых 30 секунд. Чем выше показатель, тем больше шансов завести автомобиль после холодной зимней ночи. Для легковых автомобилей показатель пускового тока желателен не ниже 255 А для бензиновых и 300 А для дизельных двигателей.

Значения пускового тока определяются по нескольким стандартам:

EN – Евросоюз,

DIN – Германия,

SAE – США.

Украинский стандарт качества ДСТУ соответствует европейским стандартам EN, и именно европейская маркировка учитывается при выборе аккумулятора.

Как правило, АКБ типа AGM дают более высокие показатели пускового тока, за что и ценятся автолюбителями, живущими в холодном климате.

Вопреки распространенному мнению, при установке более мощного аккумулятора стартер не страдает от «чрезмерной» пусковой мощности. Просто во время пуска он сделает больше оборотов, и батарея при этом не разрядится полностью.

Показатель пускового тока зависит от других технических характеристик аккумулятора, и как правило, чем выше этот параметр, тем выше качество самого устройства.

Обслуживаемость аккумулятора – что это?

Все аккумуляторы старого поколения требовали специального техобслуживания: доливки и проверки плотности электролита, проверки герметичности и т.д. Другими словами, все аккумуляторы раньше были именно обслуживаемыми.

Обслуживаемым называется АКБ, у которой есть прямой доступ к элементам батареи через специальные открывающиеся пробки. В процессе эксплуатации (и особенно во время зарядки от зарядного устройства) часть воды разлагается в результате электролиза, образуя водород и кислород. «Закипевший» аккумулятор требовал долива дистиллированной воды приблизительно раз в месяц. Их преимуществом является низкая цена и возможность (гипотетическая) ремонта пластин в случае короткого замыкания. Хотя намного чаще при повреждении одного из отсеков батареи его не ремонтируют, а просто заменяют новым. Недостаток – малая мощность пускового тока, необходимость отслеживать уровень электролита и чувствительность к низким температурам.

Следующее поколение – малообслуживаемые АКБ, выполненные по технологии малосурьмянистых сплавов. Частично они избавлены от недостатков старых моделей: меньше риск короткого замыкания, больше емкость, лучше «поведение» на холоде. Такие аккумуляторы требуют долива воды через определенный пробег, но на порядок реже, чем раньше. 

Необслуживаемые – новейшие модели аккумуляторов AGM-типа, как правило, кальциевые или гибридные. Отсутствие жидкого электролита и специальная конструкция самой батареи сделали доливку воды просто ненужной, потому корпус герметично закрыт без возможности какого-либо доступа. Преимущества очевидны: не надо постоянно контролировать состояние, больше емкость и пусковая мощность, более стабильная работа в зимний сезон. А недостатки – более высокие требования к работе электрооборудования, чувствительность к недозаряду, и, конечно, более высокая цена. Сегодня это самый востребованный вид АКБ.

Несмотря на название, все виды аккумуляторов все же нуждаются в регулярных техосмотрах: необходимо поддерживать чистоту корпуса, очищать клеммы от окислов, заряжать при необходимости.

Долив воды в обслуживаемый аккумулятор

Полярность

Полярностью называют расположение выводов контактов аккумулятора, на которые крепятся клеммы автомобиля. Для определения нужно развернуть аккумулятор к себе таким образом, чтобы читались надписи на крышке. В зависимости от того, с какой стороны располагается положительный и отрицательный вывод, различают прямую и обратную полярность:

• слева минус, справа плюс – полярность обратная (R, европейская или «0»)
• слева плюс, справа минус – полярность прямая (L, российская или «1»).

Автомобили европейского, американского и азиатского производства рассчитаны на обратную полярность, а выпущенные в РФ – на прямую.

Существуют и более редкие варианты расположения полюсов: на торцевой стороне (в основном для грузовых автомобилей), по диагонали и универсальная.

Этот параметр очень важен: при одинаковых габаритах корпуса неправильно выбранная полярность может сделать аккумулятор непригодным к использованию (провода не достанут до токовыводов). А неправильное подключение выведет из строя электрооборудование.

Полярность аккумуляторов

Конфигурация корпуса: Европа или Азия?

Большинство автомобилей, выпускаемых в Европе, США, Южной Америке и РФ используют европейский тип аккумулятора. А вот японские и корейские автопроизводители идут собственным путем, и на их машины нужны АКБ азиатского типа. Чем они отличаются?

В европейских корпусах контакты располагаются в углублениях корпуса и в некоторых случаях закрываются крышкой корпуса. В корпусах азиатского типа контакты, наоборот, располагаются над крышкой, являясь самой верхней точкой корпуса.

Неправильно выбранный аккумулятор может просто не поместиться под капот: некоторые производители азиатских аккумуляторов указывают габариты без учета контактов.

Выводные клеммы: типы и размеры

Поскольку аккумулятор выдает постоянный ток, при подключении соблюдается полярность: плюс к плюсу, минус к минусу. В качестве дополнительной защиты от ошибок плюсовая и минусовая клеммы делаются разного размера: плюсовая всегда больше в диаметре. Европейские и азиатские корпуса имеют разные стандарты клемм, что нужно учитывать при покупке АКБ:

• по европейским стандартам плюсовая клемма имеет диаметр 19,5 мм, минусовая 17,9 мм. Это так называемые толстые или стандартные клеммы, по европейской классификации маркируются как «зажим цепи «1»;
• в азиатских моделях диаметр будет составлять 12,7 мм и 11,1 мм соответственно у плюсовой и минусовой клеммы. Их обычно называют тонкими, азиатскими или «зажим цепи «3».

Как правило, для обозначения типа клемм указывают только размер плюсовой (большей), и по этой цифре сразу понятно, о чем идет речь.

Существует также американский вариант расположения клемм: на передней стенке корпуса (не на крышке). Такие АКБ используются на автомобилях производства США, часто для внедорожников с мощными двигателями. Клеммы в таком аккумуляторе выполнены в виде отверстий с резьбой под дюймовый болт, в которые вкручиваются контакты автомобильной электросети. Для расширения рынка сбыта американские производители выпускают и аккумуляторы с четырьмя клеммами: боковые американские и стандартные на крышке.

Расположение клемм на передней стенке (американский стандарт)

Четыре клеммы

Аккумуляторы для некоторых американских автомобилей, мотоциклов и скутеров имеют плоские клеммы разной конфигурации. По евростандартам они маркируются как Y с индексом, указывающим на модель клеммы.

Крепление аккумулятора

Устанавливая АКБ, его необходимо закрепить: меньше вероятность, что при сильной встряске он «подпрыгнет» и пострадает. Вибрация наносит непоправимый ущерб, а при закреплении батарея подвержена вибрации в 10 раз меньше.

В зависимости от марки автомобиля, крепление аккумулятора может быть верхним (за прижимную планку) или днищевым, за крепежные пластины (юбки). В соответствии с этим параметром и АКБ должна быть соответствующей: с днищевым креплением или без него.

Тип крепления имеет стандартную маркировку:

• В00 – без днищевого крепления, должен фиксироваться сверху,
• В01 – юбка расположена снизу по широким сторонам корпуса,
• В13 – юбка проходит снизу по периметру корпуса.

Типы днищевого крепления

Даже гелевые аккумуляторы желательно закреплять: хоть они и меньше страдают от вибрации, лучше не оставлять их незафиксированными. Производители АКБ часто предлагают покупателям соответствующий крепеж, как, например, фирма BOSH.

Верхнее крепление 

Если конструкция аккумуляторного гнезда предусматривает только верхнее крепление (тип В00), в автомобиль можно установить аккумулятор с любым типом днищевого крепления, при условии совпадения габаритных размеров (длина, ширина, высота).

Соответствие габаритных размеров

А вот в обратном случае это правило не работает: если аккумуляторное гнездо выполнено с днищевым креплением, подбирать нужно батарею с таким же типом фиксации (юбкой).

Стандартизация и маркировка

Теперь, разобравшись с техническими параметрами, осуществляя подбор авто аккумулятора, можно читать маркировку аккумуляторов. Сейчас действуют 4 типа маркировок: европейская, азиатская, российская и американская.

Европейская маркировка

Азиатская маркировка

Американская маркировка

Российская маркировка

Как выбрать аккумулятор

Выбор аккумулятора проводится по нескольким параметрам:

• Емкость (Ач). При выборе емкости лучше опираться на расчетные данные от производителя и не превышать рекомендованные показатели больше чем на 5 Ач. При неадекватном режиме заряда-разряда слишком мощный аккумулятор будет постоянно недозаряжен, а значит, быстрей выйдет из строя. Особенно этим «страдают» кальциевые аккумуляторы.
• Полярность. О том, насколько важно размещение клемм, уже говорилось выше. Это лучше сразу учитывать, чтобы не иметь проблем с установкой АКБ.
• Габариты. Покупая аккумулятор, нужно учитывать, что даже небольшое расхождение в размерах может помешать его закрепить.
• Наличие и тип днищевого крепления, соответствующего аккумуляторному гнезду автомобиля.
• Пусковой ток. Чем холодней климат, тем выше должно быть это значение, иначе слабый аккумулятор просто разрядится в попытке провернуть застывший двигатель.
• Стандарт корпуса – европейский или азиатский.
• Толщина клемм. Существуют различные переходники, если клеммы не совпадают с разъемами проводов, но лучше сразу брать аккумулятор с нужным типом контактов.
• Тип аккумулятора: малообслуживаемый, необслуживаемый.

Производители указывают в спецификациях марку автомобиля, к которой подходит тот или иной аккумулятор. Так что всегда лучше проверить, подойдет та или иная модель АКБ к вашему авто, или нет. А из доступных вариантов можно уже выбирать лучший по характеристикам.

Типичные проблемы автомобильных аккумуляторов

Чаще всего автомобильные аккумуляторы выходят из строя из-за неправильной эксплуатации. Что же больше всего «убивает» батарею, сокращая ресурс ее работы?

Загрязнение электролита и повышенная его плотность, когда при выкипании доливают не воду, а раствор кислоты. Это приводит к коррозии решеток электродов, сульфатации и короткому замыканию. В обслуживаемых и малообслуживаемых АКБ это одна из основных проблем. Доливать воду нужно дистиллированную, «просто чистая» не подходит!

Слишком быстрый саморазряд аккумулятора – еще одна проблема, устранить которую можно правильным техобслуживанием. Основное требование здесь: аккумулятор должен быть чистым, корпус без повреждений, а клеммы не окислены. Именно грязь и подтекающий электролит приводят к расходу энергии.

Одна из самых больших нагрузок для аккумулятора – зимние пробки: когда включен обогрев, дворники, фары, а движения как такового нет. Генератор не справляется с потреблением энергии, и нагрузка ложится на аккумулятор, из-за чего он быстро разряжается.

Неправильный режим зарядки: от слишком сильного тока перегревается электролит, портятся сепараторы, электроды деформируются, а активное вещество на них деградирует. Заряжая АКБ, необходимо четко отслеживать силу тока, если зарядное устройство не корректирует ее в автоматическом режиме.

Даже при аккуратной эксплуатации корпус аккумулятора может треснуть: на сильном морозе пластмасса становится хрупкой и легко повреждается. А если при этом аккумулятор еще и недозаряжен, электролит может замерзнуть.

Как продлить жизнь аккумулятору

Существуют правила эксплуатации, соблюдение которых позволит эксплуатировать аккумулятор без проблем в течение длительного времени.

1. Всё электрооборудование автомобиля должно быть полностью исправно: генератор должен выдавать заряд нужных параметров, проводка целая, клеммы плотно зажаты, стартер и двигатель в порядке, ремень генератора нормально натянут.

2. Не разряжать аккумулятор полностью: оседающий на электродах сульфит свинца отслаивается вместе с активным веществом, приводя аккумулятор в негодность.

3. Не разряжать аккумулятор до критического уровня, запуская двигатель на морозе. Оптимальное время работы аккумулятора в режиме холодного пуска – десять секунд работы, одна минута перерыв.

4. Жидкостные аккумуляторы нельзя переворачивать и трясти.

5. Периодически проверять уровень электролита, не допуская оголения электродов.

6.  Зарядку АКБ производить от фирменного зарядного устройства. Кустарные поделки и «улучшения» приводят к быстрому износу батареи.

Заряжаем правильно

Своевременная зарядка аккумулятора – залог долгой и успешной эксплуатации, а значит, зарядка должна проводиться по всем правилам.

Во всех зарядных устройствах реализована возможность зарядки либо постоянным током, либо при постоянном напряжении. Для оптимизации процесса используются разные модификации: ступенчатый, реверсивный, импульсный и другие режимы заряда, но основа останется неизменной.

Обычные малосурьмянистые аккумуляторы заряжают током не более 1/10 номинальной емкости, а при наличии свободного времени – и 1/20. Чем ниже ток зарядки, тем качественней проходит процесс, но и времени занимает соответственно больше.

Степень заряженности можно определить по плотности электролита: чем больше серы восстановится из сульфата, тем больше будет плотность. В полностью заряженном аккумуляторе плотность составляет 1,27 г/см3.

Когда заряженность АКБ достигает 80%, начинается электролиз воды – «кипение». С момента, когда оно началось, до полного заряда пройдет не более 2 часов. После того, как зарядное устройство будет отключено, уровень электролита нужно проверить и долить воду при необходимости.

Несмотря на термин «кипение», в аккумуляторе происходит совершенно другой процесс: разложение воды на кислород и водород. Поэтому батарея в процессе зарядки – источник пожарной опасности, рядом с ней не должно быть открытого огня, искр и даже статических разрядов. Соблюдайте технику безопасности!

Все манипуляции с аккумулятором лучше проводить в закрытой одежде и резиновых перчатках: это предохранит кожу от случайного попадания кислоты.

Снимая АКБ с автомобиля, первой всегда отключают минусовую клемму, а после нее – плюсовую. Подключение проводится в обратном порядке: сначала «плюс», затем «минус». В противном случае возможно короткое замыкание при подключенном «минусе» и контакте плюсового провода с любым проводником (корпусом автомобиля например).

Хранение аккумулятора

Во время хранения в аккумуляторной батарее даже при отключенном энергопотреблении идет процесс саморазряда. Полностью разряженная батарея годится разве что на свалку, так что хранить ее нужно правильно.

Если зимой вы не планируете пользоваться автомобилем, аккумулятор необходимо зарядить, снять с машины и хранить в месте с невысокой, но плюсовой температурой (от 15 до 24^оС).