Все об аккумуляторах для автомобиля

АКБ, или аккумуляторная (кальциевая) батарея, – источник электропитания для запуска стартера, а также накопительный элемент, исключающий перерывы в работе бортовой электроники. Завести машину без батареи можно, а техника в ней будет работать, пока машина едет, или двигатель функционирует на холостом ходу.

Аккумулятор для автомобиля – такое же полноценное устройство, как и, скажем, стартер, который заводится от электрической энергии этой же батареи. Он подключается к стартеру и общебортовой сети авто с помощью силовых проводов, на концах которых установлены клеммы. Располагается этот блок недалеко от стартера и двигателя – как правило, в подкапотном пространстве. Некоторые умельцы располагают батарею в салоне автомобиля или багажнике, однако в этом случае она лишена на морозе источника тепла, которое представляет собой сам двигатель.

Назначение аккумулятора – отдавать запасённое от внешних источников питания электричество. Зарядным устройством в машине является автомобильный генератор, вне машины – сетевое зарядное устройство. Работает АКБ за счёт 6 перезаряжаемых элементов, в которых рабочими средами являются свинец и диоксид свинца, погружённые в серную кислоту. Разумеется, вместо серной кислоты можно использовать и любую другую: азотную, хлорную, соляную и т. д., однако серная кислота даёт лучшую отдачу по току нагрузки и по ёмкости.

Каждая «банка» – это 2-вольтовый аккумулятор. Эти «банки» соединены последовательно. Ёмкость каждой из них – от 45 до 90 ампер*часов. Общая ёмкость в 6- «баночной» последовательности также остаётся без изменений, но пропорционально вырастает вольтаж – соответственно, ЭДС АКБ составит 12 вольт. Заряженная АКБ выдаёт напряжение 13,5 В, когда её только что отключили от зарядного устройства. Простоявшая несколько дней без нагрузки батарея выдаст 12,6 В (по 2,1 на «банку»). Разряженная батарея, которую необходимо зарядить, выдаёт примерно 11,8 В, но допустимым и безопасным считается разряд до 10,8 (по 1,8 на «банку») вольт. Стартер машины, по сути, портит АКБ, забирая ток в полкилоампера (не менее этой величины), т. е. силу тока, в 8… 11 раз большую, чем ёмкостный ампераж (ток, который заряженная батарея выдавала бы в течение часа). Из-за нагрузки от стартера напряжение «проседает» по 7… 10 В в зависимости от разряженного аккумулятора.

Со временем, даже при правильных заряде и разряде, не выходящем за рамки допуска 10,8… 14,4 В, на электродах может накапливаться сульфид свинца, который образуется из сульфата, что происходит при чрезмерном разряде АКБ. Преобразовать сульфид в сульфат – и далее в тот же диоксид – во много раз сложнее, т. к. подобному превращению нужны особые условия, в частности, долив серной кислоты, а не воды. Сульфид свинца также формируется при перезаряде АКБ, превышающем 15 В при циклической (не путать с буферной) подзарядке АКБ, из-за выкипания электролита и ухода из него кислорода и водорода, которые образуются не только из воды, но и из молекул серной кислоты – при особых условиях. Зачастую восстановить «глубоко севшую» батарею не удаётся, а сульфид свинца перерабатывается в чистый свинец лишь на перепроизводстве, в условиях утилизации старых АКБ.

Чтобы батарея прослужила долго, запрещено превышать допуск по напряжению при заряде и разряде батареи. И хотя она в конце концов износится, современные аккумуляторы, чьи пластины легированы кальцием и серебром, прослужат не 3–5, а 10–15 лет, но при соблюдении правил эксплуатации. Кальциевый аккумулятор – очередной шаг в развитии свинцово-кислотных технологий. Герметичные необслуживаемые батареи используют серную кислоту, смешанную с химически нейтральным гелеобразователем. Такая среда напоминает нечто вроде густого холодца, мармелада или почти высохшей слизи: взболтать и расплескать кислотный гель невозможно. Это даёт право автовладельцу эксплуатировать кислотно-гелевую АКБ даже «вверх ногами» или «стоя на боку»: гель не сместится, да и герметичность (композитные прорезиненные пробки, приклеенная верхняя планка) батареи нарушена лишь сбрасывающими давление в банках клапанами, которые спрятаны под всё ту же приклеенную к верхней части аккумулятора планку.

Свинцово-кислотные аккумуляторы (СКА) не избавились от некоторых недостатков: токсичность, опасные для жизни и здоровья людей кислоты при случайном разбитии корпуса, взрывоопасность кислородно-водородной горючей смеси (гремучий газ). Герметичные АКБ при отсутствии или застревании клапанов сброса давления вспучиваются. Если продолжать перезаряд без разряда, то они способны и лопнуть, несмотря на ударопрочный и не поддерживающий горение корпус из ABS. Наконец, по сравнению с литий-ионными аккумуляторами (ЛИА) литиево-полимерные и литиево-железофосфатные АКБ СКА обладают относительно низкой удельной энергией – до 5 раз меньшей, чем у ЛИА. Заряд СКА занимает не менее 10 ч., в то время как у ЛИА – 2… 3 ч. СКА не «любят» и быстрый разряд – они рассчитаны на 10-часовой разрядный период, а единовременный ток, в 100 и более раз превосходящий этот норматив, портит их.

Литиевые аккумуляторы больше приспособлены к стартерной нагрузке с «ударными» значениями, но и они способны через некоторое время также выйти из строя при всё продолжающихся попытках запустить переохлаждённый на морозе двигатель авто. По сравнению со СКА стоят ЛИА значительно дороже. Собственно, по этой причине они – пока ещё редкость в автомобильном энергоснабжении.

Ресурс АКБ – их мощность, равная произведению вольтажа (12 В) и ёмкостного ампеража (45… 90 А*ч). Запасаемая энергия – в ватт-часах – достигает от 0,5 до более чем киловатта. У военной техники и грузовых тягачей (или трейлеров) вольтаж равен 24, а не 12 В, а ёмкость – до 500 А*ч соответственно. Мощность, которую способна запасти такая АКБ, достигает нескольких киловатт. Если такой источник питания установить в салоне легкового авто либо его багажнике, то стартер перестанет существенно портить АКБ: напряжение не упадёт ниже 10,9 В, даже когда аккумулятор наполовину разряжен.

Как ранее сказано, ёмкостный ампераж составляет 40… 90 А*ч для легковых автомобилей и 100… 500 для грузовых. Напряжение, помимо 12 В, выбирается и равным 14, 17, 22, 24 и даже 30. Ведутся изыскания по переводу машин на напряжение 36… 80 В – чем выше напряжение, тем меньше потери тока в проводах и обмотках. Возможно, в будущем машины будут ездить на 220 вольтах постоянного тока, что существенно упростит выпуск ЗУ и генераторов для них.

Большинство стартеров забирают импульсы тока со значением в 300–600 А. Отказаться от стартеров, несмотря на почти столетие автомобильного прогресса, пока невозможно – не считая ручного заведения с двигателя посредством воротка, с помощью буксировщика или «толкача».

«Плюс» располагается при прямой полярности слева. Обратная полярность означает, что слева находится как раз «минус». Отечественные производители – ВАЗ, ГАЗ, УАЗ и МАЗ – зачастую пользуются прямой полярностью, в то время как большинство зарубежных – Mazda, Ford, Toyota и т. д. – обратной. Попытка сменить полярность методом разряда и заряда «задом наперёд» однозначно испортит батарею – в лучшем случае исходная ёмкость восстановится лишь наполовину, поэтому при несоответствии полярности (случайно куплен «не тот» аккумулятор) удлините силовые провода и смените клеммы (если это потребовалось).

Пользоваться АКБ ёмкостью в 65 А*ч вместо 55 имеет смысл, когда на вашем автомобиле имеется запас посадочного места под аккумулятор либо вместо СКА вы поставили именно литиевый аккумулятор. Это сыграет вам на пользу – в плане числа безуспешных попыток запустить машину в лютый мороз. Но дальнейшее увеличение ёмкости аккумулятора означает его перемещение в салон авто или багажник либо переделку подкапотного посадочного места. Эти изменения конструкции и компоновки функциональных блоков и узлов авто выходят за рамки его гарантийного обслуживания. Чем больше ёмкость однотипных АКБ, тем они габаритнее и тяжелее.

Гибридные аккумуляторы на основе свинца и серной кислоты (СК) улучшены – как правило, они покрыты серебром и легированы кальцием. Существует и вариант, при котором производитель, чтобы избежать порчи АКБ преждевременно из-за стартера, меняет их на ионисторы. От АКБ ионисторы отличаются тем, что их можно разряжать «в ноль» (именно до нуля вольт) до ста тысяч раз, не опасаясь необратимого окисления пластин.

Все АКБ и ионисторы обладают саморазрядным током. Саморазряд у СКА составляет 10% в первые сутки после последнего заряда – и до 30% за месяц. У ЛИА эти показатели – 10% за месяц, включая 3% на питание встроенной схемы защиты.

Все АКБ относятся к тяговым – они питают стартер, который раскручивает ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Состав кислоты и электролита у всех кислотных АКБ одинаковый, а отличие аккумуляторов от тех, что выпускались в XX веке, – в наличии губчатого, а не плотного свинца. Кальциево-серебряное легирование в несколько раз замедляет сульфатацию свинца, из которого пластины состоят более, чем на 99%.

Обслуживаемые АКБ допускают долив воды и кислоты при пониженном уровне электролита – они обладают отвинчиваемыми пробками. Необслуживаемые можно обслужить, лишь сняв планку, посаженную на клей, с верхней стороны АКБ, открыв резиновые пробки и долив воды или кислоты внутрь.

На многих АКБ в названии модели указывается число, соответствующее амперажу по ёмкости. Например, OPTIMA Yellow Top 55 – АКБ на 55 А*ч. Некоторые производители считают, что указывать ёмкость – плюс к продаваемости, т. к. автовладельцы прежде всего ищут больший параметр, полагая, что это поможет им запустить даже переохлаждённый мотор.

По наличию некоторых присадок АКБ маркируются следующими опознавательными знаками: Ca – кальциевые, Sb – сурьмянистые, Ca+/Sb – гибридные, AGM – стекловолокно, пропитанное серной кислотой, EFB – АКБ с утолщёнными пластинами особого строения, Li-Ion – литиево-ионные батареи (ЛИБ). Немного иначе в расшифровке состава и электрохимического строения АКБ смотрится упоминание «metal-hydroxid» или похожее – оно сообщает о том, что такая батарея не боится глубокого разряда, т. к. в качестве электролита вместо кислоты используется щелочная «каша» – в густом состоянии, при котором вода лишь слегка смачивает эту среду, делая её сырой и рыхлой, но не жидкой.

Одними торговыми марками подчёркивание достоинств лучших из них не ограничилось бы.

• Модель Tudor High-Tech 53R обладает гарантийным сроком в 2 года и сроком службы в 5 лет, есть индикация заряда, низкий саморазряд.

• ALPHALINE AGM – модель, созданная для более прогрессивных и высокотехнологичных автомобилей. Безэлектролитная технология рассчитана на более высокий ток, отдаваемый в нагрузку. Заряжается также быстро.

• VARTA AGM D52 не боится глубокого разряда – за счёт защитного покрытия пластин. Пониженное внутреннее сопротивление обеспечивает относительно высокую удельную энергию.

• BANNER Running Bull AGM Start-Stop – повышенные ёмкость и стартерный ток. Создана для машин с большеобъёмными моторами. Присутствует вариант модели и для дизельных авто.

• Bosch AGM S5 A08 – кислотно-гелевая АКБ, пригодная для использования в любом положении. Надёжное и долговечное изделие.

• OPTIMA Red Top C 4.2 – полярность подходит для прямого и обратного типов подключения: корпус, если смотреть сверху, на 100% симметричен. Заведёт даже большеобъёмный двигатель.

• ALPHALINE EFB – кроме обеспечения запуска мощных машин, эта АКБ позволяет отследить уровень заряда с помощью индикационной панели.

• TYUMEN Battery Premium – кальциевая АКБ. Подходит для всех марок отечественных авто.

• TUDOR AGM – заряжается быстро, подходит для машин с плавной остановкой двигателя.

• OPTIMA Yellow Top 55 – большие токи в нагрузке, устойчивость к вибрации и тряске. Можно ставить в любом положении.

• ATOM – АКБ с запасом по стартерному току. Пластины защищены от замыкания при помощи проставок специальной конструкции.

• VARTA Blue Dynamic 545156033 – модель, рассчитанная для морозов. Срок службы – 10 лет.

• Bosch S4 Silver Asia 540127033 – кальциевая АКБ, есть защита от окисления клемм. Создана также для морозов.

• VARTA Start-Stop Plus AGM – пропитка СК специального губчатого наполнителя. Рассчитан на холодный старт при нулевой температуре.

• EXIDE Excell EB712 – все предыдущие достоинства присущи этой модели. Ручка позволяет переносить АКБ.

Самые долговечные АКБ – японские, российские, американские, корейские и европейские. Китайские же после долгих лет продолжительного совершенствования качества всё же вышли на более или менее достойный уровень. Однако риск попасть на поддельную батарею остаётся весьма высоким. Выбор основывается на следующих характеристиках.

Для дизельного двигателя требуется АКБ большей ёмкости, чем для бензинового. Правильно подобрать самые долговечные аналоги – значит, обратить внимание при покупке на гарантийный срок, ознакомиться с отзывами и результатом опросов на тему конкретных брендов. Врать потребителям смысла нет, особенно когда они обоснованно судят о достоинствах и недостатках той или иной модели.

Определить состояние нового и с виду качественного аккумулятора несложно. Обычно после покупки даётся срок от 2–3 до 10 дней на замену АКБ, когда внезапно обнаруживается, что батарея плохо держит заряд, отдаёт не слишком большой ток при разряде контрольным прожектором, а машину запустить не удаётся: стартер почти не крутится. Морозостойкий и бюджетный аккумулятор – не всегда взаимодополняющие понятия: необходимо ознакомиться с реальными отзывами, даже когда производитель указал, что батарея именно морозоустойчивая.

Выбирайте батарею по следующим параметрам: ёмкость, размеры, стартерный ток, температура эксплуатации и саморазрядный ток. Не берите для условий Крайнего Севера модель, на которой не указана информация об использовании в конкретную морозную температуру.

Масса, расположение плюса и минуса на АКБ часто отходят на задний план. Теоретически ничего плохого в том, что АКБ оказалась тяжелее на 10 кг, для хода, скорости машины нет, лишь бы аккумулятор разместился либо под капотом, либо в ином, специально отведённом для него в пределах авто месте. Опытные автолюбители, не боящиеся лишних трудностей, заведомо покупают наиболее ёмкий и долговечный аккумулятор за имеющийся в кармане бюджет.

Хранение АКБ полностью заряженными на морозе до -5 допускается при условии, если вы уверены, что замороженный электролит не разорвёт «банки». Серная кислота в чистом виде плавится при температуре -10 по Цельсию, кипит – при 279. Раствор 50% СК может «схватиться» уже при -5, поэтому всё же допускается хранение АКБ на основе СК при нуле. Чем ниже температура, тем более замедлены все химпроцессы, включая и саморазряд, но это не значит, что отапливаться помещение, в котором до использования хранится АКБ, в морозы вообще не должно. Аккумуляторы на жаре быстрее портятся при неиспользовании – до нескольких раз ускорены все деструктивные процессы, последствия которых потом пришлось бы срочно устранять. До начала эксплуатации АКБ проверяется по напряжению – и заряжается до максимального (13,5 В). Существует и приработка: любой аккумулятор должен пройти несколько (не менее 5) полных циклов разряда и заряда – прежде чем установиться в машину.