Аккумуляторная батарея (аккумулятор) автомобиля, обеспечивает питание всех энергопотребителей до запуска двигателя автомобиля, на стоянке. Кроме того, аккумулятор "подключается к работе" и тогда, когда генератор не в состоянии выдать ток, необходимый для нормального питания потребителей. 
 От аккумуляторной батареи зависит работа не только вспомогательных приборов установленных на автомобиле, но и непосредственное энергообеспечение тех узлов, которые отвечают за запуск и работу двигателя. Поэтому иметь правильно подобранную, по всем параметрам, аккумуляторную батарею, на борту вашего автомобиля, которая соответствовала бы эксплуатационным характеристикам очень важно.
 Здесь сразу приходит на ум сценка из фильма "Берегись автомобиля", с севшим аккумулятором. И если в кино все смотрится наивно и даже сюжетно - привлекательно, то в настоящей жизни ирония будет уже не уместна.
 

История применения аккумулятора в автомобиле

 Первый работоспособный аккумулятор был изобретен в 1859 году французом Гастоном Планте. Естественно, что первый аккумулятор не задумывался как автомобильный, а был лишь еще одним шагом на пути к прогрессу. Основными недостатками первых аккумуляторов была их маленькая емкость. Связано это было с несовершенством технологий изготовления деталей и чистотой химических реагентов, входящих в состав аккумулятора. Пластины свинца были цельные, а не решетчатые, что значительно сокращало площадь контакта с кислотой, а кроме того, в свинце было много примесей. 
 На настоящий момент прогресс изготовления аккумуляторов "шагнул" далеко вперед. Применяются не только различные по емкости аккумуляторы, для конкретных случаев и моделей автомобилей, но и разные по принципу работы аккумуляторы. Обо всем по порядку мы и расскажем далее.

Устройство и работа аккумуляторной батареи (аккумулятора)

 аккумуляторВ настоящее время все еще самым распространенным аккумулятором является кислотный. Прежде всего, технология его изготовления и стоимость оптимальны, как для производителя, так и для нас потребителей. Внешний вид кислотного аккумулятора приведен слева на картинке. (хотя и так все представляют как он выглядит ...)
 Кислотный аккумулятор состоят из отдельных элементов питания (так называемых банок) каждая банка сделана по аналогии и подобию. Принцип работы каждой банки сводится к физико - химической реакции в ней, выделению в результате этого электричества, на выводах электродов банки. 
 Банки в аккумуляторе соединяются последовательно, для повышения потенциала напряжения. Если одна из банок откажет по какой-то причине, то аккумулятор сможет работать определенное время на других банках, если это только не разрыв цепи, при этом, будет наблюдаться падение напряжение, соизмеримое с числом банок вышедших из строя.

Химические процессы протекающие в аккумуляторе при работе

 Протекающий процесс физико-химической реакции в аккумуляторе называется электролизом. Для его осуществления необходимо два материала  – двуокись свинца (РЬО2 – положительный электрод) и свинец (РЬ - отрицательный электрод). Конечно, применяться могут и другие материалы, но принцип остается тот же.

Итак, серная кислота и те два материала, про которые мы уже упомянули реагируют следующим образом:

При разряде (работе) аккумулятора на отрицательном электроде:

Из Рb + HSO4 = РЬSO4 + Н + выделившиеся в результате реакции электроны

... на положительном электроде:

РbО2+ HSO4+3Н+электроны = РbSO4+2Н2О

При зарядке аккумулятора на отрицательном электроде:

РbSO4 + Н + электроны = Рb+ HSO4

...  на положительном электроде:

РЬSO4+2Н2О = РЬО2+ HSO4+3Н+электроны

 Из реакций видно, что она обратимая, это является важнейшим свойством аккумулятора. Обратимость аккумулятора позволяет разряжать и заряжать его определенное количество раз. Конечно, через какое-то время пластины крошатся, концентрация кислоты падает, аккумулятор приходит в негодность. 
 Хороший кислотный аккумулятор может зарядится, разрядится 500 раз, с сохранением своих номинальных параметров. Зарядка, разрядка аккумулятор называется циклом, то есть аккумулятор способен быть работоспособным в течении порядка 500 циклов.
  Также важно заметить, что в реакции присутствует газ - водород, который выделяется в воздух и в последствии регенерируется из него же. В следствии этой особенности кислотные аккумуляторы не подлежат полной герметизации, то есть они зависимы от сообщения с внешней средой, с атмосферой. Именно поэтому при зарядке рекомендуется выкручивать пробки банок аккумуляторов.  Но об этом мы еще поговорим в разделе "Режимы зарядки аккумулятора".

Внутреннее строение кислотного аккумулятора и его особенности (минусы плюсы)

Можно сказать, что о плюсах кислотного аккумулятора мы уже поговорили. Он довольно надежен, при этом достаточно дешев.

(на картинке выше строение типового кислотного аккумулятора)

К минусам конструкции кислотного аккумулятора можно отнести механическое растрескивание и расслаивание электродов и изоляторов в банке. Разрушение внутренних элементов связано с постоянными встрясками аккумулятора на машине, необратимыми процессами, а также с тем, что они никак не закреплены жидким наполнителем - электролитом в аккумуляторе. Кроме того, кислотный аккумулятор из-за выделения газов H и О2 время от времени нуждаются в доливке дистиллированной воды, для прохождения реакции электролиза.

 Последние модернизированные аккумуляторы с применением элементов (Са) кальция или серебра в составе предотвращают саморазряд и как следствие, выкипание электролита. Применение электродов полностью из (Са) кальция еще лучше решает эту проблему. Такие аккумуляторы не выкипают, при зарядке или разрядке, а значит и не работают в критических режимах с пониженным уровнем электролита. Все это в значительной мере сказывается на общем сроке эксплуатации кислотного аккумулятора.

Гелевые аккумуляторы их особенности, преимущества и недостатки

 Гелевый аккумулятор является неким решением направленным на то, чтобы внутренние реакции аккумулятора были уравновешены, а конструкция удержания пластин более жесткой, то есть более совершенной. Если говорить о реакциях, то они обратимы, как в кислотном аккумуляторе. Но особенностью является то, что для них не требуется контакт с внешней средой - атмосферой, для выделения и поглощения водорода. Это хорошо заметно, если взглянуть на конструкцию гелиевого аккумулятора снаружи, его корпус герметичен.

гелиевый аккумулятор

(Гелевый аккумулятор на фото выше)

 По факту, если все же без лукавства, то стоит сказать о том, что в некоторых гелевых аккумуляторах присутствует расширительный клапан, для сброса или забора газа, при изменении окружающей температуры.

 Продолжая тему гелевых аккумуляторов необходимо рассказать о их главной особенности, о применяемом в них электролите - наполнителе. Электролит в этих аккумуляторах имеет плазматическое состояние, представляет собой гель.
В качестве электролита могут применять все ту же серную кислоту, но с загустителем, например (SiO2). Кроме того, в состав электродов добавляется кальций, для предотвращения выделения водорода, по аналогии с применением в кислотных аккумуляторах (смотрите выше).
 Тем не менее, гель все же пластичен и в состоянии плотно окутать электроды аккумулятора обеспечивая физико - химическую реакцию. Кроме того, после усадки электролита образуются трещины обеспечивающие отток и приток газов при расширении и сжатии. Тем не менее, увеличение данных трещин более определенных размеров недопустимого, так как расслоение электролита пагубно сказываются на характеристиках гелиевых аккумуляторов. Поэтому гелевые аккумуляторы стараются выпускать с ограниченной высотой, для предотвращения этого негативного эффекта.

Плюсы гелевых аккумуляторов

 Во-первых, это отсутствие какого либо обслуживания за исключением разрядки, зарядки. Гелевые аккумуляторы более стойки к встряскам, в следствии поддержания внутренних компонентов непосредственно самим гелем. К плюсам данных аккумуляторов можно отнести также более высокий пусковой ток.

Минусы гелевых аккумуляторов

 Гелевые аккумуляторы более критичны к режимам зарядки и разрядки. Так, в случае критического разряда аккумулятора, реакции восстановления будут невозможны или пройдут не в полном объеме, что в итоге скажется на емкости и характеристиках АКБ.

Зарядка кислотной аккумуляторной батареи (аккумулятора)

 Кислотные аккумуляторы бывают обслуживаемые, так кроме зарядки они нуждаются и в поддержании определенной плотности электролита. Плотность электролита проверяется при температуре +15 С. Но это относится к чисто кислотным аккумуляторам, без добавления кальция или серебра или аналогичных элементов.

 плотность электролита

Таблица 1 Требования к плотности электролита в аккумуляторе в разных климатических поясах и сезонах - зима, лето.

 Оптимальным режимом для заряда аккумулятора является изменение тока в результате зарядки, с максимальным в начале и минимальным в конце. Это связано с понижением в результате зарядки элементов подверженных физико-химической реакции с необходимостью участия электронов, проще говоря с изменением емкости аккумулятора.
 К сожалению данные процессы очень сложны и трудно контролируемы, также они зависят не только от состояния аккумулятора, но и от поправок на окружающую среду (температуру). Именно поэтому заряжать аккумуляторы надо под присмотром и с помощью высокотехнологичного зарядного устройства.

Для ознакомления приведен график 1, для оптимального заряда кислотно-щелочного аккумулятора.
зарядка аккумулятора
График 1. Ток зарядки аккумулятора

 Для закрытых кислотно-щелочных аккумуляторов с гелиевым электролитом (гелиевых) очень важно не допускать разряжения и перезарядки это наглядно видно из графика 2,
ресурс циклов зарядка разрядка гелиевого аккумулятора
График 2. Зависимость количества циклов зарядки разрядки от глубины разряда.

где указан ресурс аккумулятора в циклах зарядки разрядки. Зарядку данных аккумуляторов оптимально производить согласно предыдущего графика.

Характеристики аккумуляторных батарей

Электрические характеристики аккумулятора

Номинальная емкость аккумулятора

Номинальная емкость аккумулятора это количество электричества, отданное полностью заряженным аккумулятором до минимально допустимого значения обеспечения работоспособности. Номинальная емкость аккумулятора исчисляется в ампер-часах (А•ч) и зависит от конструкции, силы разрядного тока, и температуры. Температура электролита при определении номинальной емкости аккумулятора должна составлять от +18 до + 27 С.
Снижение температуры электролита влечет за собой уменьшение номинальной емкости порядка 1 % на каждый градус по Цельсию.
Если номинальная емкость аккумулятора (при +27° С) равна 55 А•ч, то при температуре электролита 0° С она уменьшится на 27% и составит 40 А•ч, при этом когда температура -20° С будет 28 А•ч (уменьшится на 47%).
Это условие очень важно при эксплуатации аккумулятора в зимний период времени так как номинальной емкости и стартового тока может не хватить для запуска двигателя автомобиля.

Пусковой ток аккумулятора

Пусковой (стартовый) ток аккумулятора измеряемый в амперах - максимальный ток, обеспечиваемый на 30-й секунде непрерывного разряда при температуре 18° Цельсия но при условии что напряжения не упало ниже 9 В. Пусковой ток как раз и является важной характеристикой аккумулятора при запуске двигателя, особенно в зимний период.

Физические характеристики аккумулятора

К данным характеристикам относятся вес и габариты аккумуляторов, что является актуальным параметром при выборе и установке аккумулятора в автомобиль.

Какой аккумулятор выбрать и купить.

1 При выборе аккумулятора прежде всего стоит руководствоваться рекомендациями производителя автомобиля. Емкость аккумулятора не должна быть менее 95% и более 110% от емкости штатного аккумулятора. При выходе из этих характеристик возможен недозаряд или перезаряд батареи (АКБ)
2 На корпусе пробивают маркировку и дату производства, обратите внимание на данную дату и по возможности выберите максимально «свежий» аккумулятор, с датой приблеженной к настоящему дню покупки аккумулятора.
3 Выбор типоразмера должен совпадать с штатным аккумулятором. Различие по габаритам, весу, выводу клейм, их типоразмеру, может усложнить установку и эксплуатацию аккумулятора на машине. 

Какой выбрать импортный аккумулятор

 Аккумулятор не имеет национальности, но все же попробуем выделить лидеров с иностранным происхождением или хотя бы с псевдоиностранным. Самыми недорогими являются малообслуживаемые гибридные батареи корейского завода DONG AH (марки Dong AH, SIGMA, Lights of Nord, Power Bronze). Качество — вполне приличное. Это разумный выбор для владельцев старых автомобилей, автомобилей «на продажу» и всех, для кого цена — определяющий фактор.
 Наилучшими по соотношению цена-качество будут кальциевые батареи. Также их принято маркировать - MF или CMF. Здесь можно остановиться все на тех же корейских производителях.

1. Компании ATLASBX (ранее — KOREA STORAGE BATTERY): марки батарей ATLAS, KOBA, HANKOOK
2. Компании Hyundai Enercell: марки Solite, IndigoStar
3. Корпорации DELKOR: MEDALIST, DAEWOO.

 Всем названным маркам можно смело доверять. Качество — отличное, гарантия — до двух лет.
 В принципе, эти аккумуляторы должны понравиться любому автомобилю. Выбор из них — дело вкуса. Конечно, хороши японские аккумуляторы (Panasonic, Supernova, VARTA, BOSH (Германия), но это уже совсем другая ценовая категория.

Какой выбрать отечественный аккумулятор

 Многие отечественные производители давно уже используют технологии производства мало отличающиеся от своих иностранных собратьев. Топовые комплектации таких производителей как TITAN (Титан), АКтех, Тюменский аккумуляторный завод и другие, вполне могут составить конкуренцию на рынке. Также, если учитывать цену и средний срок эксплуатации аккумулятора в холодном регионе 3-5 лет, то все встает на свои места.
 Отечественный производитель дает гарантию на свои аккумуляторы с возможностью замены на те же 3 года, поэтому все же пальму первенства в номинации "Цена - качество", все же стоит отдать отечественному производителю.
 Кроме того, стоит отметить и тот факт, что многие отечественные производители начали выпуск различных модификаций и моделей аккумуляторов для иномарок, то есть расширили ассортимент заняв свою законную нишу на рынке автомобильных аккумуляторов.

Определение и устранение неисправностей и поломок аккумуляторов

Далее приведена выдержка из технической документации автоВАЗа о определении и устранении неисправностей аккумуляторов

1 Установить автомобиль на пост проверки электрооборудования, затормозить стояночным тормозом, выключить зажигание, открыть капот и отсоединить клеммы проводов от АКБ (ключ гаечный 10).
2 Отвернуть гайки крепления (количество в зависимости от модели автомобиля), снять крепление АКБ и АКБ с автомобиля (головка сменная 10 или 13, вороток и удлинитель).
3 Промыть и протереть поверхность АКБ 10%-ным раствором кальцинированной соды (ванна с подводом горячей и холодной воды, ветошь).
4 Осмотреть АКБ и убедиться в отсутствии механических повреждений в процессе транспортировки и эксплуатации.
5 Проверить герметичность сварки верхней крышки с корпусом АКБ. Наклонить батарею под углом в 45° в каждую из четырех сторон и выдержать ее в таком положении в течение 15 минут.
6 Измерить напряжение разомкнутой цепи на клеммах АКБ. Напряжение должно быть не менее 12,6 В (мультиметр цифровой).
7 Вывернуть пробки и проверить уровень электролита в каждой банке АКБ. Уровень электролита должен быть на 5-10 мм выше предохранительного щитка, или на 10-15 мм выше верхнего края сепараторов, или между метками "min" и "max", или на уровне нижнего края индикатора, в зависимости от конструкции АКБ (отвертка плоская, трубка стеклянная для проверки уровня электролита).
8 Замерить плотность электролита в каждой банке АКБ. Плотность электролита должна соответствовать значениям, указанным в таблицах 1 и 2. Допускается степень разряженности АКБ не более: зимой – на 25%, летом – на 50% (ареометр АЭ-2, тер-мометр).
Плотность электролита при 25 °С, г/см3
Таблица 1

 Климатический район (среднемесячная температура воздуха в январе, °С)   Время года   Полностью
заряженная

батарея Батарея разряжена

на 25%  на 50%

 Очень холодный (от -50 до -30)

 зима

 лето

  1,30 

 1,28 

  
   1,26   1,22

   1,24   1,20

 Холодный (от -30 до -15) круглый год   1,28     1,24   1,20
 Умеренный (от -15 до -8) круглый год   1,28     1,24   1,20
 Теплый влажный (от 0 до +4) круглый год   1,23     1,19   1,15

Таблица 2 Поправки к показаниям ареометра, г/см3

 Температура
электролита
 °С Поправка 
 от -40 до -26   - 0,04 
 от -25 до -11   - 0,03 
 от +20 до +30     0,00
 от +5 до +19   - 0,01
 от -10 до +4   - 0,02 
 от +31 до +45   + 0,01

9 При необходимости довести уровень электролита до нормы и установить пробки на АКБ (вода дистиллированная, воронка, мерный стакан, отвертка плоская).
10 При отклонении параметров, указанных в пп. 3.6 и 3.8, от допустимого уровня – произвести зарядку АКБ с контролем параметров.
АКБ заряжаются одним из двух способов:
- заряд током постоянной величины;
- заряд напряжением постоянной величины.
10.1 Заряд током постоянной величины.
АКБ заряжать током 5,5 А (для АКБ емкостью 55 Ач) до напряжения на выводах 14,4 В и затем тем же током в течение еще 5 часов (зарядное устройство типа ЗУ-1М "Комета С"  г. В. Новгород).
10.2 Заряд напряжением постоянной величины.

АКБ заряжать при напряжении 16 В в течение 24 часов при максимальном токе заряда не более 1,375 А (1/40 часть от ёмкости) (для АКБ емкостью 55 Ач) (зарядное устройство типа ЗУ-1М "Комета С"  г. В. Новгород).
11 Если АКБ глубоко разряжена (напряжение на клеммах 2 В), то она может не принять заряд обычным методом. В этом случае необходимо начать заряжать АКБ током 0,5 А до напряжения на клеммах 12,5 В (это может занять несколько суток), затем продолжить зарядку током постоянной величины (зарядное устройство типа ЗУ-1М "Комета С" г. В. Новгород).
12 После окончания зарядки не ранее чем через 1 час, но не позднее чем через 5 часов, нагрузить АКБ стартерным током 270 А, нажав кнопку тестера и удерживая ее не более 10 секунд. Отметить устойчивость и движение стрелки прибора (автомобильный тестер типа "Ливи-100" ООО НПКФ "Ливи-Кар", г. Москва):
- положение стрелки устойчиво в зеленой области шкалы – АКБ исправна;
- положение стрелки устойчиво в желтой или красной области шкалы – АКБ разряжена – необходимо зарядить АКБ;
- положение стрелки неустойчиво (напряжение уменьшается) в желтой или красной области шкалы – АКБ неисправна – необходимо заменить АКБ.
13 Установить годную АКБ на автомобиль, подсоединить клемму провода "плюс" к АКБ (головка сменная 10 или 13, вороток, удлинитель, ключ гаечный 10).
14 Замерить ток утечки на автомобиле. Ток утечки не должен быть более 20 мА (мультиметр цифровой).
Причинами повышенной утечки тока может быть:
- установленная на автомобиль дополнительная охранная сигнализация, не входя-щая в комплектацию автомобиля;
- аудиоаппаратура (магнитола, усилитель, тюнер, сабвуфер и т.д.);
- предпусковой электронный подогреватель двигателя и другое дополнительное энергопотребляющее оборудование.
15 Повышенный саморазряд АКБ может быть при потемнении электролита (осыпание активной массы) и сульфатации пластин во всех банках. Причинами помутнения электролита и сульфатации пластин является нарушение правил эксплуатации АКБ, а именно:
- перезаряд АКБ (напряжение заряда более 16 В, при неисправном электрооборудовании автомобиля);
- глубокий разряд АКБ с последующим замерзанием электролита при отрицательной температуре окружающего воздуха;
- эксплуатация батареи со степенью разряженности более 50% летом и более 25% зимой;
- пониженный уровень электролита.

Внимание. Глубокий неоднократный разряд АКБ ведет к потере емкостных и стартерных характеристик.

Возможна вам также будет интерсна и другая статья "Срок службы автомобильного аккумулятора".

Комментарии  

#4 Владислав 01.12.2018 17:10
Так то смешно, что водород, для зарядки берется из воздуха))) как вы это свете представляете? )))
#3 Администратор 25.02.2014 08:06
... да здесь была ошибка, она исправлена. При неизменном токе зарядки, ток зарядки должен быть 1/40 от емкости, то есть 1,375 А
#2 Алексей 27.03.2013 07:47
Согласен... по моему поплохеет АКБ если его таким током насиловать(пластины повести может), тем более 24 часа... если кратковременно, то я еще согласен что полезно иногда старенькому АКБ такую встряску давать в течении часа...но никак не 24часа...
#1 Анатолий 08.03.2013 06:29
Меня откровенно смутил п. 10.2 ".. при максимальном токе заряда не более 13,75 А (для АКБ емкостью 55 Ач).."
Не слишком ли большой ток? Как известно, для такой батареи оптимальный ток 5,5 А.