Проведение обслуживания аккумулятора автомобиля

Обслуживание аккумуляторной батареи – мероприятие, предотвращающее её преждевременное старение. Зачастую новички, только что сдавшие экзамен на права, купившие вчера свой первый в жизни автомобиль, пренебрегают некоторыми мерами профилактики частых поломок и аварий.

Обслуживание аккумулятора автомобиля производят перед зимой, когда возможны повышенные нагрузки на АКБ в силу низких температур, влияющих на удельную энергетическую отдачу каждого из аккумуляторных отсеков. Техническое обслуживание проводится самостоятельно – каждому автовладельцу оно под силу.

Задача – не только следить за уровнем электролита и доливать воду (или серную кислоту в свинцово-кислотные батареи), но также использовать специальные алгоритмы разряда и заряда, разрушающие как кристаллы сульфата свинца в аккумуляторах этого же типа, так и образования металлического лития в рабочем слое литий-ионных батарей.

В машине обслуживание проводится при оставлении батареи на её посадочном месте – под капотом. Заносить в дом или другую отапливаемую постройку его необязательно, когда температура на улице держится не ниже +20. В этом случае применяются удлинённые провода для клемм зарядного устройства, которым и заряжается аккумулятор. Разряд и заряд батареи производятся с помощью всё того же зарядного устройства, которое обладает функцией принудительного медленного разряда. Процесс осуществляется под контролем микропроцессора, в котором записана программа управления тренировкой АКБ. Новый аккумулятор также полезно подготовить к работе – произвести несколько последовательных циклов разряда-заряда вне автомобиля. Это позволит ему набрать ёмкость, заявленную производителем, – и использовать её наиболее полно.

Свинцово-кислотные и кальциевые батареи нуждаются в своевременном обслуживании – хотя бы раз в сезон. Дело в том, что стартер машины создаёт запредельные нагрузки, превышающие по амперажу ёмкость аккумулятора в несколько раз. К примеру, 55-амперная АКБ способна отдать кратковременную (не более 5 секунд) нагрузку в 100–300 А. Если на батарее указана ёмкость в 100 ампер-часов, то её отдача не превысит 450 А в качестве единовременного импульса.

Именно поэтому батареи, у которых напряжение падает при запуске двигателя стартером ниже 8 вольт, считаются неисправными и не подлежат дальнейшей эксплуатации по своему прямому назначению (как автомобильная АКБ), а используются, скажем, как источник аварийного освещения в гараже или на территории участка. По сути, допустимая нагрузка на батарею не должна превышать значение, вдвое меньшее её ёмкости, а значение, большее, чем эта же величина, вообще недопустимо.

Вот и получается, что в итоге стартер двигателя портит аккумулятор, поэтому современные автомобили, выпускаемые в 2010-х и 2020-х, постепенно переходят на доукомплектовку электросхемы стартера ионистором – суперконденсатором до сотни фарад, заряжаемым через цепь с некоторым сопротивлением, например, через фары или иной эквивалент небольшого сопротивления. Нагрузка, создаваемая таким образом, не вредит аккумулятору, позволяя сохранить его ресурс надолго – а искроразрядов, извлекаемых из конденсатора, достаточно, чтобы стартер успешно раскрутил ДВС машины.

Для зарядки конденсатору требуется не более 1–2 минут, а его срок службы измеряется миллионом циклов разряда-заряда. Недостаток – при неудачных попытках нужно ждать, пока он подзарядится, чтобы дать разряд на пару-тройку сотен ампер одномоментно.

Правила техобслуживания, проводимого своими руками, позволяют правильно провести подзаряд. При соблюдении нижеизложенных рекомендаций срок службы АКБ продлится до 7 лет, а значит, автовладельцу не предстоит тратиться на замену АКБ, которая, не проработав и 3 лет, вышла из строя по причине пренебрежительного отношения к этой важной комплектующей, без которой машина завелась бы с «толкача» или буксированием посредством другого авто с исправным и работоспособным аккумулятором.

По внешнему виду АКБ можно оценить лишь следующие характеристики: целостность корпуса, состояние контактов аккумулятора, уровень электролита. Последний замеряется при помощи стеклянной трубки, обладающей нанесёнными заводом-изготовителем делениями, либо самостоятельно нанесённой автовладельцем меткой по первоначальному уровню, считающемуся нормальным (усреднённым), при котором АКБ отдаёт максимум заряда.

Батарея также подвергается удалению с её поверхности пыли и грязи, проверяется и целостность крышек в АК, где есть доступ к подливанию дополнительного электролита. Убедитесь, что клапаны сброса водорода и кислорода, которые образуются при электролизе воды в процессе подзаряда (она входит в состав раствора серной кислоты), исправны и работоспособны. В старых АКБ встречались еле видимые невооружённым глазом технологические поры на крышках каждой «банки», через которые стравливалось лишнее давление.

Свинцово-кислотные АКБ обладают следующими допустимыми уровнями напряжения: 11,8 вольт – полный разряд, 12,6 – заряжен при длительном простое на 90%, до 13 – заряжен полностью, прошло не более нескольких дней, 13,5… 13,8 – буферный заряд (частичный дозаряд до 100%), 14,4… 15 – цикличный заряд (после полного разряда). АКБ, неспособная восстановить напряжение выше 11,8 (рекомендуется – 12… 12,6) после любого разряда (кроме глубокого разряда «в ноль»), считается полностью неисправной.

Методом тестирования поэлементно в ней выявляют разрушенную структуру одной из «банок» (чаще всего такое и происходит), и АКБ разбирается на части (выпиливается аккуратно неисправная «банка», а уцелевшие – используются для менее ответственных целей). При полной неисправности всех «банок» – это выявляется методом замера и тренировки каждой из них – АКБ сразу же отправляется на утилизацию (целиком).

Напряжение свежезаряженного и нового кальциевого аккумулятора, как правило, не выше 16 В. Достигается это путём увеличения банок с 6 до 7. В электротранспорте входят в практику высокие напряжения: 18, 24, 30, 36, 48, 60, 72 и 84 В. Чем выше показатель, тем тоньше проводка (сечение питающего провода), а выдаваемая механическая (и электрическая, потребляемая) мощность двигателя остаётся той же (в потреблённых ваттах, запасённых в АКБ вольт-амперах).

Тренировка свинцово-кислотной батареи по напряжению производится в рамках 10,9… 15,0 – при условии, что «банок» всего шесть. Именно на эти показатели опираются источники бесперебойного питания, работающие с заметно меньшими мощностями, чем стартер машины. Для трёхблочной литий-ионной (3 по 4,2 при полной зарядке – те же 12,6 В) тренировочные напряжения составляют 7,5… 12,6 В (один элемент или параллельно соединённая группа «банок» разряжается до 2,5 В, заряжается – до 4,2). Количество тренировочных циклов – не менее 5 (полный заряд и полный разряд). Электроавто, не имеющее стартера, ездит за счёт запасённого электричества, а не работы бензинового двигателя внутреннего сгорания – стартер такому автомобилю ни к чему. Однако чтобы пройти на одном заряде несколько сотен километров, потребуется т. н. вагонная сборка ёмкостью до одного килоампера, которая займёт, возможно, половину пространства багажника. Тренировать литий-ионные аккумуляторы имеет смысл, когда они долго подвергались повышенной нагрузке и беспорядочному разряду-заряду.

Уровень электролита – лишь один из главных параметров. Плотность сернокислотного вида должна находиться в пределах 1,23… 1,26 г/см3. Именно раствор серной кислоты, а не концентрированная СК даёт требуемую отдачу и оптимальный срок службы батареи: если залить, к примеру, вместо серной кислоты лимонную, то токоотдача получится крайне слабой, а если использовать концентрированную СК – при малейшем нагревании она сразу же необратимо разъест пластины (или сетки) электродов «банки». Выдерживая оптимальный процент СК в водном её растворе, удаётся достичь баланса между токоотдачей (удельной энергией) и сроком службы батареи.

Для свинцово-кислотных батарей характерно также явление десульфатации – при правильно проведённой тренировке сульфат преобразуется обратно в серную кислоту, и слой оксида свинца на поверхности электродов восстанавливается. Сульфатация – влияние не только изменившегося уровня состава электролита, но и неправильного режима разряда-заряда АКБ.

Батарее присуще явление саморазряда. Ток утечки равен примерно нескольким процентам в первые сутки – и вдвое-втрое большему значению этих же процентов в первый месяц. За год свинцово-кислотный аккумулятор способен разрядиться до 25% заряда, а за три года – потерять его полностью. Ток утечки нелинеен, при отсутствии своевременного дозаряда батарея детренируется – и преждевременно откажет.

Зимой при редких поездках АКБ держат постоянно подключённой к ЗУ с напряжением, выставленным на уровне 13… 13,5 В. «Зарядка» должна поддерживать регулировку подаваемого на батарею напряжения – чтобы исключить утечку заряда. Это позволит быстрее завести машину даже в мороз.

Зарядное устройство должно обеспечить ступенчатую или плавную регулировку подаваемого напряжения. Оптимальный диапазон для подзаряда по напряжению – 12,6… 16 В, этот подход используется для выставления чётко стабилизированной ЭДС, которой батарея подзарядится до требуемого уровня, при этом можно держать АКБ включённым в сеть хоть несколько лет, не опасаясь закипания электролита.

ЗУ должно быть исправно, не иметь провалов по питающему напряжению, обладать трёхкратным запасом мощности: при выдаваемых 10 А пиковая нагрузка составит 30 А – для исключения перегрева силовых компонентов.

На батареях, выпущенных в последние лет десять, имеется светодиодный индикатор уровня заряда: зелёное свечение – полный заряд, жёлтое – половина, красное – близость АКБ к полному разряду, требуется срочно подзарядить.

Само ЗУ также содержит цифровую шкалу с вольтамперметром и таймером подзаряда, несколько программ заряда и тренировки. Кальциевые АКБ и литий-железофосфатные батареи отличаются существенной разницей в разбросе допустимых рабочих напряжений.

«Умная зарядка» содержит режимы, позволяющие производить тренировку АКБ по специальному алгоритму, например: импульсно-глубокий разряд, кратковременный разряд «в ноль» и последующий подзаряд малыми токами. Залежавшиеся АКБ, потерявшие почти весь заряд и близкие к критическому разряду, подвергаются тренировке с соблюдением соответствующей её схемы.

Одна из методик – медленный заряд, импульсный глубокий разряд, повторный дозаряд малым током, а последующие циклы разряда-заряда производятся с увеличивающимися токами и пропорционально уменьшающимися периодами. Всего выполняется не более 5–7 циклов, после которых АКБ можно использовать как в машине для стартера, так и для иных технических целей вне авто.

Утечка электролита в необслуживаемых АКБ почти полностью исключена. Если есть подозрения, что от повторяющихся перезарядов аккумулятор высох, то снимают приклеенную верхнюю стенку, открывают резиновые пробки и доливают электролит (или воду). После этого батарею запечатывают обратно, не забыв приклеить на место верхнюю крышку – и ставят на заряд малым (1/30 от заявленной ёмкости) током. Когда она начинает устойчиво держать заряд, её постепенно «раскачивают» до штатных значений величины разрядного и зарядного токов (до 1/10 от ёмкости в час). Результат – напряжение порядка 12,6 вольт в состоянии «покоя».

Подобный метод сработает для щелочных (на основе гидроксида калия или натрия), свинцово-кислотных (в т. ч. с легированием кальцием), никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементов. А вот литий-ионные и литиево-железофосфатные батареи (ЛЖФБ) поддаются тренировке только при условии, что они не вздувались и не вскрывались, однако при этом они подвержены постепенному старению с почти необратимым уменьшением ёмкости. Литиевые АКБ закрыты от вмешательства, т. к. «накапать» внутрь литиевый электролит невозможно: на воздухе литий почти мгновенно окисляется. Поэтому подобные аккумуляторы чаще всего выбрасывают – когда они перестанут отдавать рабочий ток в нагрузку.

Не перемещайте обслуживаемый АКБ при доливании электролита. Серная кислота, выплеснувшись наружу и оказавшись на коже, наносит ожоги. При попадании большого количества дерма на теле обуглится. Не допускайте замыкания аккумулятора. Если проводятся испытания низкоомным электросопротивлением, к примеру, отрезками нихромовой спирали, используйте толстые кабели с сечением не менее 15 мм2. Не пытайтесь с помощью тока короткого замыкания, к примеру, переплавить металлы.

Частые и длительные замыкания приведут к сульфатации и рассыпанию пластин кислотной АКБ, выходу её из строя. Аккумулятор, подвергнувшийся такому воздействию, восстановить нельзя. Литиевые батареи, получившие полный заряд, при замыкании толстым проводом или металлическими предметами, перегреваются и сгорают. Если аккумулятор герметичен, то возможен его взрыв.Частая и длительная тренировка АКБ (10 и более циклов на сеанс) приводит к износу батареи, после которого восстановить её нельзя. Не производите подзаряд АКБ с помощью ЗУ, не отсоединив клеммы автомобиля. Это чревато утечкой дополнительной мощности на питание устройств, ненужных в данный момент.