Типы автомобильных аккумуляторных батарей

Когда нужно ставить аккумулятор на зарядку

Заряжать батарею надо по мере ее заряда. При исправном генераторе летом этим вообще не придется заниматься. В холодное время года при частом простое автомобиля или при поездках на не большие расстояния батарея начнет постепенно разряжаться.

В этом случае перед и после поездки необходимо проверять напряжение на клеммах. Если оно упадет до 12,2 V, то батарея на 50% разряжена, а если до 12 В, то это уже практически разряжена в ноль.

Еще для проверки состояния можно использовать ареометр. Это прибор, посредством которого измеряется плотность электролита в обслуживаемых батареях. Эксплуатируется ареометр только для обслуживаемых аккумуляторов. В необслуживаемых нет возможности открутить пробки банок с электролитом и дистиллированной водой, чтобы замерить плотность.

Щуп ареометра опускается в емкость и на экране прибора высвечивается плотность в граммах, деленных на кубический сантиметр. Цифра должна соответствовать 1,27. Если меньше, то зарядить батарею.

Третий простой способ проверки используется в крайних случаях. Основывается на включении зажигания. Если машина не заводится или делает это медленно и не хотя, со второго раз, то такие ошибки говорят о том, что АКБ разрядился.

Особенности обслуживания и эксплуатации кальциевых аккумуляторов

Так как для корректной работы и длительной эксплуатации кальциевой батареи первостепенное значение имеет поддержание заряда на должном уровне, автолюбителям будет полезна информация о том, каковы особенности эксплуатации кальциевых АКБ, чем он отличается от использования аналогичных устройств других классов:

1. Если автомобиль с кальциевым аккумулятором эксплуатируется в «городском режиме», поддержать его работоспособность поможет «профилактическая» зарядка. Можно приобрести специальное устройство (стоит качественная модель недешево, но затраты на нее окупаются) и не реже 1 раза в 4 недели полностью заряжать АКБ. Тогда долгие простои и передвижение на небольшие расстояния не повлияют на срок его службы. Во всех остальных случаях устройство будет требовать подзарядки вдвое реже;

2. Современную свинцово-кальциевую батарею рекомендуется заряжать до 14,4 В, при этом производители указывают, что необходим заряд током не выше 1/10 от заявленной емкости.

3. Напряжение в клеммах следует регулярно замерять с помощью вольтметра. Если прибор показывает 12В – устройство требуется немедленно зарядить, в противном случае избежать потери емкости будет практически невозможно;

4. Глубокий разряд приводит к тому, что в пластинах происходит необратимая химическая реакция, вследствие которой образуется нерастворимый остаток в виде сульфата кальция – такими кислотными отложениями блокируется передача заряда. Многие автомобилисты по привычке проводят с кальциевым аккумулятором КТЦ, что действует на батарею губительно;

5. «Кипячение» кальциевым АКБ категорически противопоказано. Оно приводит к снижению технических характеристик устройства или полному его выходу из строя – даже если видимое кипение отсутствует, в определенный момент начинается выделение газов, приводящих к разрушению намазки пластин;

6. Такой прибор, как ареометр, в случае, если автомобиль оснащен кальциевой АКБ, абсолютно бесполезен. Современный аккумулятор спластинами из свинцово-кальциевого сплава устроен так, что электролит в нем уже не находится в свободном состоянии – для него характерно расслоение на более водянистую часть, скапливающуюся на поверхности банок, и электролит повышенной плотности, который оказывается внизу;

7. В настоящее время начали появляться подделки. Определить неоригинальное устройство и отличить качественную АКБ поможет маркировка. На аккумуляторе (на корпусе) должны быть указаны: стартовый ток, значение напряжения и номинальной емкости, а также дата, когда устройство было выпущено и подробная информация о производителе. Подробнее о том, как отличить подделку – здесь

Подготовка батареи к зарядке

Перед тем, как заряжать кальциевый аккумулятор, нужно подготовить помещение и устройство.

1. АКБ снять с машины, открутив клеммы и прочистить каждый вывод от налета и пыли.
2. Перенести в теплое место, если процедура происходит зимой. Температура в помещении всегда должна быть больше 0 градусов. Иначе толку от зарядки не будет. При низкой температуре корпус может раздуть. АКБ не переносят хранение на холоде. Эти параметры аккумулятора надо учитывать при эксплуатации.
3. Протирают поверхность аккумулятора от пыли и грязи.
4. Снимают пробки, чтобы избежать переизбытка давления. (у необслуживаемых АКБ прочищают клапаны сброса давления, расположенные в крышке по бокам, так как доступа к пробкам нет)
5. Помещение, где будет проводиться зарядка хорошо проветривается. Запрещается в этом помещении проводить электросварочные работы, работать с газом или другими предметами, которые не пожаробезопасны.

Как зарядить кальциевый аккумулятор автомобиля

Вопрос, каким напряжением заряжать кальциевый автомобильный аккумулятор, не имеет короткого ответа. Кальциевые аккумуляторы в свою очередь можно поделить на два вида:

• старого образца, вероятность найти такое устройство низкая; особенности их конструкции позволяют зарядку до 16В;
• нового образца, в которых электродные пластины плотно упакованы, максимальное значение для таких АКБ 14,4В, напряжение 16В выводит воду из электролита и сокращает срок службы аккумулятора.

Как правильно заряжать аккумулятор

Если АКБ заряжать правильно, то он прослужит долго. Если же про аккумулятор забывать или, наоборот, постоянно проводить процедуру зарядки, то он быстро выйдет из строя.

Существует несколько методов зарядки батарей. Они применимы не только к кальциевым, но и к свинцово-кислотным. Эти способы будут рассмотрены в следующих блоках.

Зарядка постоянным током

Зарядка постоянным током подразумевает следующие шаги проведения процесса:

1. Подготовленный аккумулятор ставят на ровную поверхность, чтобы он не наклонялся ни в одну из сторон.
2. Подключают плюс к положительному выводу, а минус, идущий от зарядного устройства, к отрицательному выводу.
3. Устанавливают силу тока в размере 6 Ампер, если АКб имеет емкость 60 мА\ч, а напряжение в 14 В.
4. Подключают зарядное устройство к источнику питания.
5. Заряжают до тех пор, пока ток не упадет до 0,5 А. при полном разряде АКБ по времени процедура занимает до 4 часов.
6. Выставляют напряжение в 13 Вольт, а силу тока опускают до 3 А.
7. Таким же образом выставляется третий режим, во время которого ток опускают до 1,5 А.

Как работают зарядные устройства для кальциевых АКБ

Как правило, такие устройства имеют несколько режимов заряда, также есть режимы десульфатации аккумулятора, регенерации и т.д. С их помощью можно качественно и безопасно заряжать разные типы АКБ, в том числе и кальциевые (Ca аккумуляторы).

Рекомендуем также прочитать статью о том, как сделать десульфатацию аккумулятора автомобиля. Из этой статьи вы узнаете, для чего нужна десульфатация АКБ, как выполняется данная процедура и как часто необходимо обслуживать аккумулятор подобным образом.

Даже в режиме десульфатации (при 16В или 22В) на начальном этапе зарядное работает «деликатно», отдельно учитывается температура АКБ, имеются строгие ограничения по времени работы такого режима, в результате чего электролит не выкипает.

Если же ЗУ имеет режим десульфатации уже после зарядки АКБ, а не в начале, после зарядки батареи до 16В происходит «щадящая» десульфатаця. Режим работает недолго и срабатывает только после набора максимальной емкости на сниженном напряжении.

Когда аккумулятор зарядится и как проверить

Как уже было сказано, что некоторые приборы имеют индикаторы полного заряда. Устройства оповестят автовладельца сигнальным миганием лампочки о закончившейся процедуре.

Потребуется отсоединить клеммы и установить АКБ под капот. Чтобы точно знать, что батарея заряжена, проверяют мультиметром напряжение аккумулятора.

1. Подсоединяют клеммы щупов от мультиметра.
2. Выставляют переключатель устройства на проверку напряжения.
3. Дисплей мультиметра должен показывать 12,7 В.

Все что ниже указывает на то, что АКБ не полностью зарядился. Это значит, что разрушены пластины частично, либо недостаточна плотность у электролита.

Плотность последнего проверяется следующим образом:

1. Щуп аэрометра погружается в банку с электролитом.
2. На экране прибора высвечивается 1,27 грамм на кубический сантиметр.

Это оптимальная плотность вещества. Все что ниже, считается недостатком и его необходимо восполнить доливом.

Какая батарея лучше для автономной энергосистемы — литиевая или свинцовая?

Выдержки из новой книги: Off Grid Solar: A handbook for Photovoltaics with Lead-Acid or Lithium-Ion batteries. Перевод: «Ваш Солнечный Дом». При полном и частичном копировании перепечатке ссылка обязательна.

Мы видели множество автономных систем, в которых свинцово-кислотные аккумуляторы вышли из строя. Если их обслуживать, они работают несколько лет, но потом они теряют свою емкость. Я работаю с литий-ионными батареями последние несколько лет, и, несмотря на то, что системы с ними значительно более сложные и дорогие, они имеют неоспоримые и удивительные преимущества. На основе моего опыта я уверен, что через несколько лет в автономных энергосистемах будет использоваться все меньше свинцово-кислотных аккумуляторов.

Я думаю, что сейчас мы находимся на переломном моменте, когда определяется, какие аккумуляторы будут использоваться в автономных энергосистемах. Мы на этапе перехода от испытанных свинцово-кислотных к литиевым аккумуляторам, показывающим более высокую плотность заряда, улучшенную надёжность и длительный срок службы.

В последнее время некоторые компании стали производить экономически эффективные литий-ионные батареи, которые продаются по цене около $400/кВт*ч. Tesla, LG Chemical, Sonnen, Simpliphi Power, и Lithionics все имеют надежные аккумуляторы за вменяемую цену. Недавно немецкий производитель автомобилей Mercedes-Benz аннонсировал вход на рынок стационарных систем хранения электроэнергии с их Mercedes-Benz Energy.

А как же свинцово-кислотные батареи? Они используются так долго, что стали товарной ценностью. Их качество отличается очень сильно в зависимости от того, кто их произвел, но сама технология практически одинаковая у всех производителей. Такие производители, как Trojan, Rolls/Surrette, и MK/Deka присутствуют на рынке десятилетиями. Зачем же менять двухсотлетнюю технологию? И что позволяет литиевым аккумуляторами сменить свинцово-кислотные?

Преимущество № 1 — Вес и размеры намного меньше

Сравнение плотности энергии различных типов аккумуляторов. По оси абсцисс — гравиметрическя плотность энергии в Вт*ч/кг. По оси ординат — обхемная плотность энергии в Вт*ч/л
Несмотря на то, что высокая плотность энергии не очень важна для стационарных установок, она является критичной для электромобилей и носимых устройств. Увеличенная плотность энергии облегчает развертывание и установку и для стационарных систем хранения энергии.

График выше иллюстрирует, что литиевые батареи примерно в 3 раза легче и в 2 раза меньше по объёму по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами (flooded, AGM, and gel). Литиевые батареи сильно выделяются по сравнению с традиционными аккумуляторами, т.к. они имеют намного бОльшую плотность энергии.

Преимущество № 2 — Superior Resilience

Все батареи страдают от переразряда и экстремальных температур. Свинцово-кислотные батареи в общем случае более чувствительны к этим перегрузкам и повреждаются, если разряжаются слишком быстро или слишком глубоко. Они теряют срок службы если разряжаются более 50% или если ток разряда превышает 1/8 емкости.

Литиевые батареи можно без проблем разряжать на 80% током до 1/2 емкости почти без потери емкости. Таблица выше показывает типичные характеристики 3 типов батарей: свинцово-кислотных жидким электролитом и герметизированных (AGM и гелевые) и литий-ионных.

Кроме преимущества по глубине разряда, литиевые батареи меньше теряют емкость при аналогичном циклировании.

Преимущество № 3— большой срок службы

Начальная стоимость различных типов аккумуляторов, USD/кВт*ч
Начальная стоимость литиевых батарей намного больше, чем для других (традиционных) аккумуляторов — см. график выше. Так как литий-ионные аккумуляторы — это новая технология, они имеют большой потенциал по снижению стоимости. В ближайшее время ожидается снижение стоимости до 300-400 USD/кВт*ч. Но так ли справедливо сравнивать аккумуляторы только по их начальной стоимости и емкости? Конечно, нет!

Начальная стоимость аккумуляторной батареи важна при определении капитальных вложений в систему энергоснабжения. Но гораздо более важно оценить стоимость хранения энергии в течение срока службы.

Стоимость хранения энергии в различных типах аккумуляторов, USD/кВт*ч

График выше лучше для сравнения, т.к. учитывает глубину разряда и типичное число циклов заряд-разряд в течение срока службы. Видно, что дешевые свинцово-кислотные аккумуляторы имеют самую низкую цену цикла, но только при условии, что они правильно эксплуатируются и обслуживаются. Напомним, что свинцово-кислотные аккумуляторы должны СРАЗУ и ПОЛНОСТЬЮ заряжаться после разряда, чтобы получить заявленные производителями цифры по сроку службы. К сожалению, в автономных системах электроснабжения, особенно с солнечными батареями и ветроустановками, это далеко не всегда возможно. Если не поддерживать идеальные для свинцово-кислотных аккумуляторов условия по эксплуатации, стоимость цикла хранения энергии возрастает.

Литиевые аккумуляторы требуют меньше обслуживания и более стойки к нерегулярному заряду. Если рассматривать все вышеизложенные факторы, то литиевые аккумуляторы будут лучшими для автономной энергосистемы. Кроме того, литиевые аккумуляторы имеют примерно в 6 раз больше циклов заряда-разряда, что снижает стоимость работ и стоимость доставки при их намного более редкой замене.

Испытанный лидер: свинцово-кислотные аккумуляторы

В настоящее время наиболее безопасным выбором аккумулятора для системы электроснабжения будут испытанные и предсказуемые свинцово-кислотные аккумуляторы. Контроллеры заряда для солнечных батарей и инверторы, которые продаются сейчас, спроектированы для работы со свинцово-кислотными аккумуляторами. Они испытаны в реальных установках. Также, немаловажным является их более низкая цена по сравнению с литиевыми аккумуляторами. Если правильно следить и обслуживать свинцово-кислотные аккумуляторы, они будут работать с КПД 80-90%.

2 основные разновидности свинцово-кислотных аккумуляторов — с жидким электролитом и герметизированные. Первые — самые дешевые, но также и более подвержены выходу из строя из-за неправильных эксплуатации и обслуживания. Если вы хотите минимизировать обслуживание ваших аккумуляторов, то VRLA (герметизированные) аккумуляторы будут наилучшим выбором.

Новичок: литий-ионный аккумулятор

Десятилетиями свинцово-кислотные аккумуляторы были доминирующими в автономных системах электроснабжения. С появлением на массовом рынке электромобилей, литий-ионная технология была значительно улучшена, их стоимость постоянно снижается и такие аккумуляторы стали обоснованным выбором и для автономных солнечных энергосистем, а также систем с солнечными батареями и самопотреблением.

Литиевые аккумуляторы только начинают (статья написана в 2020 г) широко применяться в крупных солнечных энергостанциях, но они давно уже применяются в портативной и переносной технике многие годы. Благодаря их высокой плотности энергии они являются лучшим выбором для носимых и передвижных электростанций и устройств.

Примечание «Ваш Солнечный Дом»

В статье упоминаются литий-ионные аккумуляторы в общем смысле. В последние годы для автономных энергосистем наилучшим выбором среди литиевых аккумуляторов являются литий-железо-фосфатные (аббревиатура LFP или LIP). Они намного надежнее, долговечнее и безопаснее, чем обычные литий-ионные аккумуляторы, применяемые в мобильных телефонах и других электронных гаджетах. См. статьи про литий-железо-фосфатные аккумуляторы.

Обслуживание батареи после зарядки

Чтобы батарея не потеряла свои характеристики после зарядки, протирают поверхность тряпкой смоченной нашатырным раствором. Осматривают крышки банок, стенки, корпус на появление налета. Налет говорит о разгерметизации устройства. В этом случае рекомендуется выкинуть аккумулятор и купить новый.

Хранят АКБ в теплых помещениях, полностью заряженными. Если температура опустится ниже нуля, то начнется сульфатация пластин при плотности электролита меньшей 1,27. Поэтому проверка емкости электролита и проверка зарядки аккумулятора производятся два раза в месяц.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полезным, полным и точным.

Основные виды современных автомобильных аккумуляторов

Для начала нужно сказать пару слов о том, какие разновидности аккумуляторных батарей сегодня используются на автомобилях. Самые распространённые АКБ на сегодня это:

• Малосурьмянистые;
• Кальциевые;
• Гибридные;
• EFB (Enhanced Flooded Battery);
• Гелевые (AGM и GEL).

Первые четыре относятся к классу WET, то есть с жидким электролитом внутри. Гелевые аккумуляторы содержат электролит в связанном виде. В AGM аккумуляторах он находится в виде пропитки стекловолокна, а в GEL – соединения оксида кремния.

Малосурьмянистые АКБ на данный момент являются самыми распространёнными. Их часто используют на отечественных автомобилях, а также недорогих иномарках и подержанных авто. Своё название они получили оттого, что сурьмы в составе их пластин содержится менее 6 процентов.

Такие аккумуляторы устойчивы к глубокому разряду и без проблем восстанавливают ёмкость. В этих аккумуляторных батареях достаточно высокий расход воды. Поэтому нужно регулярно контролировать уровень электролита в таких АКБ и доливать дистиллированную воду по мере необходимости.

Кальциевые аккумуляторы отличаются низким расходом воды. В их случае свинцовые решётки положительного и отрицательного электродов выполняются с добавлением кальция. Подробнее о характеристиках и особенностях кальциевых аккумуляторных батарей мы расскажем чуть ниже.

Гибридные автомобильные аккумуляторы представляют собой компромисс между малосурьмянистыми и кальциевыми АКБ. Такие батареи ещё обозначают Ca+. Решётки положительных электродов в них делают с добавлением сурьмы, а отрицательных – кальция. В результате получается определённый баланс свойств. Гибридные АКБ имеют низкий саморазряд и устойчивы к глубокому разряду. Но при этом расход воды в них больше, чем у моделей Ca/Ca. Эти модели в основном выполняются обслуживаемыми с возможностью заливки воды.

Такие аккумуляторные батареи устанавливаются на современные автомобили с системами Start-Stop и является более дешёвой альтернативой AGM. Фактически от гелевых они отличаются только тем, что в них электролит находится в жидком состоянии.

Существуют и некоторые другие виды аккумуляторов для автомобилей, прочитать о которых можно по указанной ссылке. А теперь о кальциевых аккумуляторах.