Аккумулятор автомобильный при морозе

Источник

Зимой АКБ разряжается быстрее? Проверили — это миф!

Считается, что на морозе аккумуляторная батарея быстрее теряет заряд. Но как же так, ведь любой школьник знает, что на холоде химические реакции замедляются? Поэтому любой учебник по электрооборудованию автомобиля рекомендует хранить заряженную батарею, снятую с машины, только в холодном помещении, а вовсе не в теплом. Другое дело, что упомянутое замедление химических реакций сказывается и на параметрах АКБ: возрастает ее внутреннее сопротивление, а потому емкость полностью заряженной батареи при охлаждении уменьшается. Мы решили проверить, насколько именно. И зависит ли снижение емкости от конструкции батареи?

Генетика

Для эксперимента мы приобрели три батареи одного производителя с одинаковыми габаритами и заявленными ампер-часами, но произведенные по разным технологиям. Внимание сосредоточили только на различиях между «обычными» батареями с жидким электролитом и АКБ с абсорбирующим стекловолокном (AGM), а также улучшенными батареями с жидким электролитом EFB, отличающимися от «обычных» несколько измененной конструкцией сепаратора.

Для опытов выбрали АКБ марки Topla. Габариты всех трех батарей — 242×175×190 мм, емкость — 60 А·ч, исполнение — европейское. Цены — от 5700 до 11 300 рублей.

НАШ СЛОВАРИК

AGM — Absorbent Glass Mat — абсорбиру­ющее стекловолокно.

EFB — Enhanced Flooded Battery — улучшенная батарея с жидким электролитом.

По сложившейся традиции слово «емкость» применительно к батареям означает совсем не то, что в радиотехнике и физике. Емкость АКБ — это количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое отдает полностью заряженная батарея при непрерывном разряде постоянной силой тока до конечного напряжения в 10,5 В. Поэтому правильнее было бы использовать термин «заряд» — произведение тока на время. Однако традиции сильны, даже ошибочные. Впрочем, вместе с ампер-часами производители часто указывают и величину так называемой резервной емкости. Она показывает, сколько минут протянет автомобиль с неисправным генератором при токе потребления в 25 А. Но и эта величина очень условная.

Методика испытаний

Для оценки влияния температуры на емкость батареи мы провели два этапа испытаний — при комнатной температуре +25˚ С и в морозильной камере при —29˚ С. На каждом этапе батареи предварительно заряжали, после чего нагружали эталонными балластными резисторами, задающими ток нагрузки сначала 25 А, а затем, после очередной зарядки, уже 60 А. В первом случае мы оценивали резервную емкость, характеризующую режим работы на автомобиле с неисправным генератором при работающих фарах и бензонасосе, вентиляторах и стеклоочистителях. На втором этапе мы имитировали максимальную нагрузку, при которой водитель включил почти все мыслимые потребители: «музыку», обогревы стекол и сидений, противотуманки и т. п.

После каждого испытания АКБ заряжали. Критическая отметка напряжения, соответствующая полному разряду батареи, составила на каждом этапе 10,5 В. Перед «холодными» испытаниями батареи выдерживали в морозильной камере в течение 30 часов.

НАШИ СОВЕТЫ

1. Если на сильном морозе у вас вдруг откажет генератор, помните: запас хода гораздо меньше того, что был бы в аналогичной ситуации летом. Надписи на этикетках, обещающие 100 и более минут беспроблемной езды, зимой превращаются в жалкие 29 минут для обычной батареи с жидким электролитом и в 55 минут для батареи AGM.

2. Если поездка с неисправным генератором жизненно необходима, постарайтесь максимально снизить потребляемый ток. В противном случае до пункта назначения можно не доехать. Перед поездкой батарею желательно согреть — ее емкость ­возрастет.

3. Помните, что дорогие батареи AGM на морозе сохраняют заряд лучше других. При этом они не боятся ­глубоких разрядов.

Что получилось

Испытания показали, насколько сильно меняется емкость батарей всех типов на морозе. Резервная емкость оказалась даже чуть выше заявленной, однако при охлаждении до — 29˚ С она снизилась в два-три раза! А когда сравнили поведение АКБ при повышении разрядного тока до 60 А, разница стала еще заметнее.

Однако, никакого отношения к повышенному саморазряду это не имеет. Виновата возросшая вязкость электролита, замедляющая скорость поступления кислоты в поры активной массы пластин. Фактически батарея на морозе ведет себя подобно бокалу с кубиком льда. Энергия — вот она, в целости и сохранности, однако выпить содержимое бокала не удастся: жди, пока растает. Так и здесь: батарея не теряет на морозе свой заряд, но затрудняется выдать его в нужном количестве. После нагрева батареи она вновь обретает заявленные способности.

Любопытно, что АКБ, сделанные по более современным технологиям, все-таки показали лучшие результаты, чем обычная батарея. Батарея AGM на морозе почти вдвое превысила резервную емкость простой АКБ при любых нагрузках. Что касается батареи EFB, то она также выдала чуть лучшие результаты, чем обычная, превысив их примерно на треть. Тот случай, когда цена АКБ оказалась пропорциональна полученным результатам!

Исчезает ли емкость? Наши выводы

Емкость никуда не исчезает. Если холодную батарею поместить в теплое помещение, то её параметры вернутся к исходным. Этим простейшим приемом пользуются автовладельцы, не сумевшие пустить замерзший автомобиль. Батарею несут домой, ставят на какое-то время в теплую воду, а затем возвращают на место и спокойно заводят мотор — без всяких подзарядок. Будь у батарей на морозе повышенный саморазряд, такой трюк не вышел бы.

На морозе батарея разряжается медленнее, чем летом!

Емкость АКБ зависит от величины тока. Чем больший ток вы хотите получить, тем меньше емкость, на которую вы можете рассчитывать. Иными словами, батарея на 60 А·ч может выдавать ток 3 А в течение 20 часов, но ни за что не выдаст 60 А в течение часа. Наши испытания подтвердили это: при комнатной температуре и токе нагрузки в 25 А емкость заряженных батарей уменьшается с 60 А·ч до 42,5–48,8 А·ч.

Емкость АКБ зависит от температуры и может снижаться в несколько раз по сравнению с заявленными данными.

• В магазине «За рулем» можно подобрать аксессуары для любого автомобиля! Автобоксы для внедорожников, цепи противоскольжения на кроссоверы и много полезных мелочей!
• Секрет в борьбе с бездорожьем от наших дедов, лучшей альтернативы цепям на колеса и браслетам противоскольжения пока не придумали!

Источник

Саморазряд, мороз и опасность прикуривания: 10 глупых вопросов об аккумуляторах

Так уж повелось, что главные проблемы зимой автолюбителям доставляет аккумулятор. И традиционно, из года в год, звучат одни и те же насущные вопросы… Мы решили свести все самые популярные аккумуляторные проблемы в один «блиц-марафон»!

О дноразовые пальчиковые батарейки способны невозбранно храниться годами, пока их не начнут использовать. Но с автомобильным аккумулятором такой фокус не проходит! И сакраментальное «снятие минусовой клеммы» не поможет! Оставляя машину на парковке и уезжая на месяц в отпуск, вернувшись, можно не суметь запустить мотор… Многие из тех, кто привык, что выключенный ноутбук или смартфон может без ущерба для батареи лежать по полгода, неприятно удивляются…

Снимая клемму с АКБ, мы «отсекаем» внешние потребители тока, но не останавливаем естественный процесс внутреннего саморазряда, свойственный свинцовым батареям и почти не свойственный литиевым. Представьте, что внутри батареи параллельно ее клеммам постоянно подключен крошечный паразитный потребитель тока. Саморазряд все производители считают нормой, если в сутки новая батарея теряет не более 0,5-0,8% емкости. Это касается плюсовых температур — зима же в данном случае являет редкий пример союзника, а не врага: при температурах ниже нуля саморазряд замедляется! Но летом даже отключенная от автомобильной бортсети батарея за месяц способна лишиться половины емкости, а уже поработавшая (хотя и вполне исправная!) может иссякнуть почти полностью – для нее 1,5-2% потерь в сутки бывает нормой. Поэтому при длительном простое машины необходимо перед снятием клеммы полностью зарядить аккумулятор сетевым зарядником. А еще лучше – оставить АКБ на постоянной подпитке зарядным устройством, имеющим специальный режим компенсации саморазряда. Этот режим работы в инструкции к заряднику часто называют «буферным» или «компенсационным» — при нем батарея постоянно подпитывается безопасным сверхмалым током в несколько десятков миллиампер без риска испарения воды из электролита или перегрева.

Можно ли спокойно улететь, к примеру, в отпуск, оставив автомобиль на парковке без принятия каких-либо «консервационных» мер? Просто припарковаться и уйти, а через две недели вернуться, завести мотор и поехать? В принципе, можно произвести несложный арифметический расчет.

Если предположить, что электрика машины исправна и не потребляет ток при простое, то остается два основных «паразита», которые имеются у большинства – сигнализация и аудиосистема, «магнитола» в просторечии. Типичное потребление этой парочки – около 30 мА на сигнализацию и около 20 мА – на «магнитолу».

Необходимо замерить потребляемый автомобилем в режиме простоя от аккумулятора ток – рассказывает заведующий аккумуляторной лабораторией ФГУП «Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильной электроники и электрооборудования» Александр Казунин.

Предположим, у вас получилось 50 миллиампер. Считаем: 50 мА тока = 0,05 А·ч расхода. Умножаем на 24 часа в сутках и на, скажем, 14 дней – получается почти 17 ампер-часов аккумулятор теряет за две недели, и это, заметьте, без учета саморазряда. Для батареи емкостью 55 А·ч это составляет треть от емкости. Но главный вопрос – как интерпретировать эти цифры? Если на улице лето, автомобиль технически исправен, а батарея была заряжена на 100% — то потеря трети емкости не помешает завести мотор и поехать. Если же на улице зима, а машина эксплуатируется в городском режиме с вечным отрицательным энергобалансом, когда аккумулятор перманентно заряжен не более чем на три четверти (в лучшем случае!), картина получается неутешительная. После двухнедельного простоя сигнализация, «музыка» и саморазряд не позволят завести двигатель.

Вы поставили автомобиль в гараж и решили подзарядить батарею. Нужно ли перед этим отключать АКБ от бортсети машины, снимая с него одну из клемм?

Фактически любое зарядное устройство дает точно такое же напряжение (или незначительно выше), как и штатный генератор автомобиля, и никакого вреда это напряжение электронике автомобиля не нанесет. Тем более, что в массе своей она (включая главное – блоки управления двигателем и трансмиссией) полностью отрублена от бортсети извлеченным ключом зажигания и отключенным главным реле. Иными словами, после выключения зажигания исправное зарядное устройство можно подключать к батарее, стоящей под капотом, не снимая проводов с последней.

Впрочем, ключевое слово – «исправное»… Дело в том, что все современные зарядные устройства построены на бестрансформаторных источниках тока — так называемых инверторах. Их особенность состоит в том, что при практически любой неисправности внутри зарядника на его клеммах просто исчезает напряжение. Да, батарея, конечно, в этом случае не зарядится, но и электроника автомобиля не пострадает. А вот многие зарядные устройства старых лет выпуска, парк которых у автовладельцев по-прежнему очень велик, построены по трансформаторной схеме. Они массивнее, тяжелее, мощнее, но внутри часто представляют собой источники тока с напряжением 18-25 вольт, которое транзисторными или тиристорными регуляторами понижается до нужных при зарядке 14-16 вольт. И если регулирующий транзистор пробивается, что с ним случается нередко, на выходе зарядника появляется высокое напряжение 18-25 вольт, способное повредить и аккумулятор, и те электронные модули, которые не обесточиваются выниманием ключа — штатная или нештатная охранные системы, к примеру, или ряд блоков, относящихся к комфорту и сервису. В зарядном устройстве часто нет защит от подобного ЧП, поэтому при применении олдскульных зарядок клемму с батареи все же полезно снимать.

Бытует мнение, что заряжать аккумуляторную батарею дома – небезопасно. Действительно, риск взрыва несет выделяющийся при зарядке водород – в соединении с кислородом воздуха он образует так называемый гремучий газ. Но для взрывоопасной концентрации количество водорода должно составить не менее 4% от объема воздуха в помещении. Даже в небольшой комнате аккумулятору нужно стоять на зарядке несколько дней, чтобы возникла такая концентрация, а комната должна быть герметичной, что в условиях квартиры, к счастью, недостижимо…Есть и еще один важный нюанс: на деле во время зарядки составляющая водорода от общего количества газов, выделяемых батареей, мала — менее 10%. В основном аккумулятор порождает водород в первые часы после зарядки, а не во время нее. Убедиться в этом можно, к примеру, с помощью советского издания «Вентиляция и отопление аккумуляторных помещений», где вопрос газовыделения свинцово-кислотных батарей рассмотрен досконально.

Иными словами, известные строгие и непростые требования по соблюдению взрыво- и пожаробезопасности относятся к аккумуляторным участкам на предприятиях, где круглые сутки идет одновременная зарядка множества АКБ. Распространять эти требования на единоразовую сезонную подзарядку в квартире батареи личного легкового авто при открытой форточке или тем более на балконе не стоит.

Помимо водорода из аккумулятора при зарядке выделяются и другие газы, весьма токсичные — например, сернистый. Однако, опять же, если речь идет не о регулярной и массовой зарядке, а разе-другом за зимний сезон, количество этих газов может вызвать лишь головную боль – да и то если совпадут слишком много факторов. На деле же ощутить хоть какое-то недомогание от этого процесса крайне сложно.

Да, намеренно заряжать аккумулятор возле изголовья кроватки грудного ребенка точно не стоит в любом случае! Но если по каким-то причинам вам не удается пристроить АКБ на зарядку где-то помимо коридора или прихожей обычной городской квартиры, ничего серьезно опасного и необратимого со здоровьем не произойдет. Достаточно, если в квартире будут открыты межкомнатные двери и приоткрыто хотя бы одно окошко или форточка – например, на кухне.

Стоит отметить, что больше вреда (правда, не здоровью, а имуществу) могут принести мельчайшие пары серной кислоты, которые способны в незначительном количестве выноситься наружу из банок батареи с выходящими при «кипении» газами. В небольшом радиусе вокруг батареи они способны испортить ткань, пол или ковер из натурального материала. Опасность не сказать чтоб так уж существенна, но, чтобы подстраховаться наверняка, стоит поместить заряжаемую батарею в полиэтиленовый мусорный мешок — не завязывая, разумеется, его горловину.

Не секрет, что при систематических коротких поездках типа «дом-работа-магазин» генератор не успевает восполнять потери энергии аккумулятора, которую тратит стартер, и батарея постепенно теряет емкость даже при абсолютно исправном электрооборудовании. Однако летом у аккумулятора есть хотя бы возможность добраться за долгую поездку до стопроцентного заряда. А зимой такой возможности нет в принципе — даже если вы будете ежедневно кататься из Москвы в Питер и обратно, аккумулятор не сможет зарядиться выше 70-80% от номинальной емкости из-за замедления скорости протекания электрохимических процессов при минусовых температурах. В сильный мороз аккумулятор, стоящий на автомобиле, никогда не зарядится на 100%. Не зарядится он и в неотапливаемом гараже от стационарного зарядного устройства, если на улице сильный мороз.

Для гарантированного наполнения энергией батарею необходимо перенести в теплое помещение и дозарядить до 100% сетевым зарядным устройством. Проведение этой процедуры хотя бы 1-2 раза за зиму гарантированно предупредит проблемы с холодным пуском двигателя – если аккумулятор и электрооборудование исправны, разумеется!

Почти всегда проблемы с зимним запуском – вина владельца автомобиля. Не подзарядил батарею до нормы перед холодным сезоном, игнорировал неисправность электрооборудования и утечки тока, допустил полный разряд аккумулятора «в ноль» ранее и так далее. Однако иногда все исправно, аккумулятор свежий, а стартер крутит вяло! Почему?

Дело в том, что емкость аккумулятора – параметр непостоянный. Она очень сильно зависит от температуры окружающей среды. В холод емкость аккумулятора естественным образом снижается вследствие замедления скорости протекания электрохимических процессов. Приблизительно зависимость емкости от температуры можно визуализировать так:

Говоря проще, если производитель автомобиля сэкономил на батарее, не поставив «вариант для России» с увеличенными как раз на этот случай пусковым током и емкостью, то «полбатареи», в которые превращается аккумулятор при минус 25-30, запросто может не хватить для стабильного пуска. Особенно если АКБ систематически недозаряжается в городском режиме эксплуатации автомобиля с частыми стартами и короткими по продолжительности поездками.

Если аккумулятор разрядился в ноль – например, от забытых включенными габаритов, аудиосистемы или лампы освещения салона — плотность электролита катастрофически падает, и электролит замерзает, как обычная вода. Замерзая, он расширяется, деформируя пластины и раздувая бока корпуса. Что же происходит после «прикуривания» такой батареи проводами или портативным литий-ионным «пускачом»?

Летом «прикуривание» опасности не несет, – рассказывает Александр Казунин.

Но зимой – совсем другая история… Если разряженную и замороженную батарею принести домой, отогреть в течении полусуток при комнатной температуре и после этого поставить на зарядку сетевым зарядным устройством – она еще поработает. Но так мало кто поступает… В основном машину «прикуривают» и тут же уезжают, поскольку спешат на работу или по делам. Что происходит в этом случае? Батарея начинает заряжаться от генератора достаточно большим током. Но внутри нее на две трети объема электролита – лед. Фактически работает только треть батареи. От больших зарядных и пусковых токов спекаются сепараторы, и в них начинают прорастать шунты – токопроводящие перемычки из дендритов, которые замыкают пластины между собой. Чаще всего страдают первая и шестая банки, поскольку они находятся по краям, и промерзание начинается именно с них. После такого издевательства батарея почти никогда не держит заряд и требует замены. Прикуривая с утра машину, которая не светит лампами на приборной панели после поворота ключа, и стартер которой не издает ни звука, нужно помнить, что аккумулятор уже не жилец, и вечером крайне желательно заехать в магазин за новым!

Многие видели, как аккумулятор под капотом укутан в мягкий текстильный чехол-коробочку, называемую теплозащитой, термозащитой, «термокейсом» и так далее. На одних машинах такой аксессуар штатно идет с завода, на других его нет и в помине, а сторонние производители выпускают подобные вещи как элементы «тюнинга».

Распространено мнение, что такие термочехлы помогают батарее лучше заряжаться от генератора зимой и эффективнее отдавать ток стартеру. Но, увы, это заблуждение… Для зимы подобные «шубы» совершенно бесполезны – за ночь или день простоя на парковке любая батарея промерзнет до температуры окружающей среды – хоть норковую шубку на нее натяни! Главная задача такой термозащиты – частично прикрыть аккумулятор от перегрева в адском подкапотном пекле летом, чтобы уменьшить испарение воды из электролита, от которого страдают любые батареи, будь они хоть трижды «необслуживаемыми».

Впрочем, в любом случае называть такой аксессуар необходимым нельзя, и приобретать его самостоятельно, если производитель обошелся без него, совершенно необязательно.

Плюсовая клемма батареи склонна усиленно окисляться, часто покрываясь жутковатой на вид сине-зеленой коркой. Окислы начинают проникать и в плоскость контакта, быстро его ухудшая. Сегодня для предотвращения этого зла продаются специальные защитные смазки, но стоят они в силу специфичности весьма недешево, а востребованы редко и в ничтожном количестве. Да и есть нюанс – чистой и недеформированной клемме с исправным затяжным болтом дополнительный «химический допинг» в плоскости контакта с наконечником аккумулятора, по большому счету, и не требуется. А когда клемма уже «убита» окислением и царапинами, даже дорогое спецсредство не поможет ей восстановить качественный контакт без вольтопотерь – по-хорошему, клемму нужно менять или как минимум тщательно восстанавливать с использованием круглого напильника и наждачной бумаги.

Однако в «дедовские времена» существовал простой способ защиты клемм от окисления, ныне почти забытый. Он неплох для предотвращения будущего износа клеммы, пока она еще новенькая — тем более что стоимость затеи стремится к нулю, а простота — чрезвычайная. Для предотвращения окисления клемм на «плюсовой» контакт батареи в прежние годы опытные водители надевали плоское колечко из толстой ткани или войлока, на которое наносили 2-3 капли моторного масла — а поверх кольца уже надевали и зажимали клемму провода. Масло, дающее легкое испарение от жара подкапотного пространства, «укутывает» контакт батареи и клемму провода своеобразным антикором, не давая ей окисляться.

Источник