Какую выбрать АКБ и как правильно это сделать?

Критерии для выбора АКБ

Для правильного выбора аккумуляторной батареи необходимо определить основные показатели её назначения, которые позволят обеспечить безотказную и долговечную работу АКБ в системе электрооборудования автомобиля. Основными показателями назначения при выборе батарей являются следующие:

• электрическая емкость батареи;
• ток холодной прокрутки (ток стартерного разряда);
• габаритные и присоединительные размеры батареи;
• расположение, размеры и форма полюсных выводов;
• масса батареи.

Что же это за показатели и как правильно их оценить при выборе батареи? Для АКБ в нормативных документах установлены два вида основных показателей:

• значение электрической емкости батареи;
• параметры стартерного разряда при отрицательной температуре.

 

Электрическая емкость АКБ

Величина электрической емкости характеризует количество электричества, которое АКБ способна отдать во внешнюю электрическую цепь при заданном (обычно достаточно длительном) режиме разряда. Для стартерных АКБ требованиями ГОСТ 959-2002 предусмотрены два основных режима, предназначенных для определения электрической емкости: номинальная емкость и резервная емкость.

Номинальной емкостью называют емкость АКБ, на которую рассчитан аккумулятор и которая указывается изготовителем в наименовании батареи и составе маркировочных данных на этикетке или корпусе.

Величина номинальной емкости определяется при 20-часовом режиме разряда, то есть при непрерывном разряде током, равным по величине 0,05С₂₀ (0,05 от значения емкости, указанной производителем в наименовании батареи) при температуре 25⁰С. Например, для АКБ типа 6СТ-55АЗ ток разряда будет равен 2,75А, а для батареи 6СТ-75АЗ – 3,75А. При определении номинальной емкости разряд прекращается при достижении на выводах 12-вольтовой батареи величины напряжения, равной 10,5В.

Резервная емкость АКБ

Резервная емкость характеризует величину времени в минутах, которое потребуется для разряда любой батареи (независимо от величины ее емкости) током 25А до конечного напряжения 10,5В при температуре 25+2⁰С. Величина разрядного тока 25А при определении резервной емкости выбрана не случайно. По данным разработчиков систем электрооборудования автомобилей, именно такая минимальная величина тока должна потребляться электрооборудованием современного автомобиля для обеспечения его безопасного движения. Таким образом, получается, что величина резервной емкости показывает, сколько времени сможет продолжать двигаться автомобиль, используя только электрическую энергию АКБ в случае выхода из строя генератора автомобиля, при условии, что на момент отказа генератора была полностью заряжена.

Для батареи 6СТ-55АЗ величина номинальной резервной емкости, рассчитанная по формуле проекта МЭК, составляет 88 минут, а для батареи 6СТ-75АЗ – 128 минут.

Величина емкости батареи, применяемой на каждом автомобиле, рассчитана из условий обеспечения положительного энергобаланса при работе в заданном цикле работы электрооборудования. При сравнительно большой доле времени работы двигателя в режиме холостого хода в сочетании с малыми величинами суточного пробега, которые являются характерными для городского режима эксплуатации автомобилей, АКБ в темное время суток помогает генератору обеспечивать питание потребителей, необходимых для безопасного функционирования всех систем автомобиля. Если емкость батареи будет недостаточной, глубина её разряда может составить более 40-60%, что приведет к снижению работоспособности батареи в режиме стартерного пуска двигателя. А повторяющиеся систематически глубокие разряды АКБ неизбежно приводят к сокращению её ресурса. Поэтому, выбирая батарею взамен изношенной, никогда не приобретайте батарею, емкость которой будет меньше, чем указано в технической документации вашего автомобиля.

Очень часто при выборе новой батареи задают вопрос: «Можно ли применять АКБ с емкостью большей, чем была ранее, или большей, чем указана в документации на автомобиль? Справится ли генератор с зарядом такой батареи?»

Безусловно, справится при выполнении одного главного условия – исправной (штатной) работе электрооборудования вашего автомобиля. На пуск исправного двигателя требуется приблизительно одинаковое количество электричества (1-3 попытки по 5-10 с), которое составляет не более 4% от номинальной емкости штатной АКБ. Значит, если вы поставили батарею меньшей емкости, глубина ее разряда будет больше, чем у штатной батареи, и генератор без труда справится с зарядом вашей новой батареи примерно за 3-4 минуты непрерывного заряда при движении автомобиля со средней скоростью порядка 50-60 км/ч независимо от величины ее емкости. При этом следует учитывать, что значительное увеличение емкости батареи в сравнении со штатной может привести к ускоренному износу щеток и контактной поверхности контактных колец стартера вследствие более высокого разрядного напряжения.

Параметры стартерного разряда АКБ

Наиболее тяжелым режимом работы для автомобильной аккумуляторной батареи является режим стартерного разряда при пуске двигателя при низких температурах. Для контроля технического уровня и качества производимых батарей используют непрерывный или прерывистый разряд при постоянной силе тока и температуре электролита минус 18⁰С. Существует несколько методик определения стартерных характеристик свинцовых аккумуляторных батарей, которые регламентированы несколькими стандартами разных стран.

В США Обществом американских инженеров (SАЕ) для оценки параметров стартерногоразряда батарей применяют методику, позволяющую оценить максимальную мощность,которую АКБ способна отдать в режиме,обеспечивающем запуск двигателя. Согласно стандарта SАЕ J537 разряд проводится при температуре минус 18°С (0⁰F). Однако ток разряда выбирается такой, чтобы при разряде батареи величина разрядного напряженияна 30-й секунде была не ниже 7,2В.

В России, как и в странах Европейского экономического сообщества, в настоящее время применяется единая методика определения стартерных характеристик батарей (ГОСТ 959-2002 и стандарт ЕК 50342+А1). При разработке этой методики была сделана попытка создания метода оценки, позволяющего сравнивать характеристики батарей, которые испытывались по SАЕ или по ЕN(ГОСТ) без проведения дополнительных испытаний или расчетов.

Вместе с тем методика, примененная в этомстандарте, позволяет дать более полную оценку энергоемкости батареи при стартерном разряде в сравнении со всеми ранее применявшимися.

Разряд проводится при температуре минус18°С в две стадии. На первой стадии разряд происходит при токе холодной прокрутки Iхп, указанном производителем батарей, в течение 10 секунд. При этом напряжение в конце 10-й секунды должно быть нениже 7,5В. Затем разряд прекращают на 10 секунд. После паузы разряд продолжают при токе, равном 0,6 I_хп, до конечного напряжения 6,0В. Суммарное время разряда батареи должно быть не менее 90 или 150 секунд, что оговаривается в технических условиях на батарею и зависит от условий использования батареи на конкретном транспортном средстве.

Обычно время разряда 90 секунд принимают для батарей, у которых ток I_EN= I_DIN/ 0,51, а 150 секунд - для батарей, у которых I_EN= I_DIN/ 0,6.

Общее время разряда до 6,0В определяется как длительность второй стадии разряда плюс соответствующая длительность первой стадии разряда, как если бы протекал ток 0,6I_EN, то есть t₀= t₂+1₁ = t₂+ (10/0,6) = t₂+ 17,

где    t₁- время первой стадии разряда (10 секунд);

          t₂- время второй стадии разряда до 6,0В, секунд.

При сравнении значений разрядного напряжения батарей при разряде по SAE и EN (ГОСТ) на 10-й секунде, можно утверждать, что токи разряда по SAE и EN практически одинаковы. При этом можно также утверждать, что батарея, соответствующая требованиям EN, будет соответствовать и требованиям SAE по стартерным характеристикам. Однако если батарея соответствует требованиям SAE, это не означает, что она будет соответствовать требованиям ЕN, так как в SАЕ отсутствует вторая стадия разряда до 6,0В.

Первоначальный выбор характеристик АКБ для конкретного автомобиля производят разработчики пусковой системы двигателя автомобиля. При этом расчете принимают за основу разрядные характеристики батареи в прерывистом режиме разряда при начальной степени заряженности 75% и на третьей попытке стартерного пуска. Температурные условия пуска двигателя задает разработчик автомобиля. Обычно для бензиновых двигателей на товарных маслах температура пуска принимается равной минус 20°С, а для дизельных двигателей до минус 17°С. При более низких температурах предполагаются специальные средства для облегчения пуска (аэрозоль), применение систем для подогрева масла, воздуха, топлива (для дизелей), а также АКБ.

Подводя итог всему сказанному, необходимо отметить, что при выборе новой батареи следует учитывать значение номинальной емкости, величину тока холодной прокрутки, расположение, размеры и форму полюсных выводов, габаритные размеры батареи и способ ее крепления в гнезде автомобиля. При этом следует понимать, что номинальные показатели АКБ характеризуют потенциал ее возможностей, а на работоспособность батареи в процессе эксплуатации, ее безотказность и долговечность решающее влияние оказывают режимы эксплуатации и техническое состояние электрооборудования автомобиля, которое определяет состояние заряженности АКБ в момент пуска. Не надо забывать, что в процессе эксплуатации показатели работоспособности АКБ постепенно снижаются по мере её износа.

Саморазряд АКБ различного исполнения

Саморазрядом называют снижение емкости аккумуляторов при разомкнутой внешней цепи, то есть при бездействии. Саморазряду особенно подвержен отрицательный электрод вследствие самопроизвольного растворения свинца (отрицательной активной массы) в растворе серной кислоты (электролите). Наличие примесей различных металлов на поверхности отрицательного электрода свинцового аккумулятора оказывает весьма значительное влияние на увеличение скорости саморастворения свинца. Практически все металлы, встречающиеся в виде примесей в аккумуляторном сырье, электролите и сепараторах или вводимые в виде специальных добавок, способствуют повышению саморазряда.

Саморазряд может возникать и в случаях, когда аккумулятор снаружи загрязнен или залит электролитом, водой, или другими жидкостями, которые создают возможность разряда через электропроводную пленку, образующуюся между полюсными выводами аккумулятора или его перемычками. Этотвид саморазряда отличается от обычного разряда очень малыми токами при замкнутой внешней цепи и легко устраним. Для этого необходимо содержать поверхность батарей сухой и чистой.

Саморазряд батарей в значительной мере зависит от температуры электролита, с понижением температуры саморазряд уменьшается. При температуре ниже 0°С у новых батарей он практически прекращается. Поэтому хранение батарей рекомендуется в заряженном состоянии при низких температурах (до минус 30°С).

Для снижения скорости саморазряда необходимо использовать для производства аккумуляторных батарей более чистые материалы. В первую очередь следует уменьшать количественное содержание легирующих элементов в аккумуляторных сплавах, использовать только чистую серную кислоту и дистиллированную (или близкую к ней по чистоте при других методах очистки) воду для приготовления всех растворов электролитов, как при производстве, так и при эксплуатации  батарей. Например, благодаря содержанию сурьмы в сплаве токоотводов с 6 до 2% и использованию дистиллированной или деминерализированной воды для всех технологических электролитов среднесуточный саморазряд снижается в четыре раза. Замена сурьмы на кальций позволяет еще больше снизить скорость саморазряда.

Какое исполнение АКБ выбрать?

При покупке АКБ в первую очередь следует внимательно осмотреть целостность корпуса и крышки, состояние полюсных выводов, а также наличие этикеток со всеми необходимыми маркировочными данными и инструкции (руководства) по эксплуатации с гарантийным талоном.

АКБ выпускают с заводов либо в сухозаряженном исполнении, либо залитыми и заряженными. Залитые и заряженные батареи в основном выпускаются с малосурьмянистым сплавом для электродов обеих полярностей, гибридного (кальций плюс) исполнения или исполнения кальций-кальций. Какому исполнению отдать предпочтение и почему?

Сухозаряженное исполнение или залитая и заряженная АКБ

Единственное преимущество АКБ в сухозаряженном исполнении – возможность хранения батареи до начала использования в течение достаточно длительного времени (до семи лет) без изменения основных потребительских свойств. Только показатели сухозаряженности, то есть сохранения возможности ввода АКБ в эксплуатацию после заливки раствором электролита без подзаряда, обеспечиваются в течение первого года хранения. В дальнейшем после заливки АКБ следует зарядить согласно требованиям инструкции (руководства) по эксплуатации.

Батарея сухозаряженного исполнения не готова к немедленному использованию. Для приведения ее в рабочее состояние необходимо заполнить ее раствором электролита, пропитки в течение не менее 20 минут в течение первого года хранения или до двух часов при хранении более одного года. После пропитки необходимо проверить плотность электролита в батарее. Если при этом плотность электролита понизится менее чем на 0,03 г/см³от плотности заливаемого электролита, батарея может быть установлена на автомобиль без подзаряда. Если плотность электролита понизится более чем на 0,03 г/см³, такие батареи необходимо зарядить до выравнивания плотности электролита во всех аккумуляторах (ячейках) после достижения им плотности исходного заливаемого электролита. После хранения батарей более одного года время заряда может составить от шести до десяти часов.

Основным недостатком при покупке АКБ сухозаряженного исполнения является невозможность оценки показателей ее качества при покупке.

Преимуществом залитого и заряженного исполнения батарей является их потенциальная готовность немедленному использованию. Потребителю не требуется покупать электролит, заливать и заряжать новую батарею. Необходимо учитывать, что при производстве батарей залитого исполнения применяется серная кислота высшего сорта с минимальным количеством примесей, которая смешивается с дистиллированной или деминерализованной водой, в то время как качество продаваемого электролита нередко бывает весьма сомнительным.

Качество залитой батареи и состояние заряженности можно легко определить в момент ее приобретения. Для этого достаточно удалить индивидуальную упаковку и проверить основные показатели АКБ, например:

• напряжение разомкнутой цепи батареи (при отсутствии зарядного тока) – оно должно быть не менее 12,6В;
• напряжение на выводах батареи при разряде на нагрузочную вилку - оно должно быть не ниже 11,0-11,5В в зависимости от емкости АКБ (ток нагрузки 100-200А), ток холодной прокрутки при проверке тестирующими приборами должен быть не ниже указанного в маркировке АКБ;
• результаты внешнего осмотра батареи
• отсутствие механических повреждений корпуса и крышки, течи электролита, состояние маркировочных этикеток и т.п.;
• плотность электролита и его уровень во всех аккумуляторах (ячейках) АКБ. Плотность электролита должна быть не ниже 1,26+0,01г/см³ при нормальном уровне электролита (на отметке «Max»).

С пробками или без пробок

Батареи год от года становятся мощнее, легче, снижаются скорость саморазряда и интенсивность снижения уровня электролита при работе в условиях, указанных в инструкции (руководстве) по эксплуатации АКБ. Однако основные закономерности, характерные для свинцовой электрохимической системы, сохранились. Интенсивность разложения воды при нормальных условиях работы АКБ замедлилась в несколько раз. Но в реальной эксплуатации интенсивность газообразования и скорость разложения воды как зависели раньше, так и сейчас зависят от режима работы (суточного пробега) автомобиля и технических показателей его электрооборудования и в первую очередь зарядной системы (генератор-регулятор напряжения). Таким образом, в процессе работы АКБ на автомобиле, сохраняется возможность повышения плотности электролита со скоростью, зависящей от вышеупомянутых факторов. Следовательно, только АКБ, работающая при минимальном воздействии негативных факторов, то есть при благоприятном режиме зарядного напряжения, может достигать максимальных сроков эксплуатации при безотказной работе в течение всего срока службы.

Если в крышке батареи нет пробок, а количество нештатных ситуаций приводит к быстрому снижению уровня электролита, ресурс батареи искусственно уменьшается из-за невозможности долить воду при продолжении ее работы после устранения аварийных ситуаций в электрооборудовании. Эксплуатация батареи при пониженном уровне электролита и повышенной его плотности приводит к преждевременной потере работоспособности АКБ.

Наличие пробок, а значит, возможности контроля уровня и плотности электролита и своевременной доливки воды после устранения дефектов электрооборудования позволяет уменьшить отрицательное воздействие аварийных ситуаций на безотказность и долговечность батарей.

В случае неудачных попыток при запуске двигателя измерение плотности электролита в аккумуляторах позволяет быстро и объективно установить причину неудачи. Низкая плотность электролита во всех ячейках говорит о глубоком разряде батареи и необходимости заряда от стационарного зарядного устройства. Низкая плотность электролита в одной из ячеек, как правило, свидетельствует о наличии в ней короткого замыкания. А при обрыве цепи плотность электролита во всех ячейках достаточно высокая и почти одинаковая.

Таким образом, возможность измерения плотности электролита АКБ позволяет оперативно получить информацию о состоянии аккумуляторов батареи без проведения заряда и последующего тестирования, что неизбежно потребуется делать для проверки состояния батареи без пробок.

Необслуживаемые батареи с индикатором

С начала производства необслуживаемых батарей их иногда снабжали устройством, которое назвали «магический глазок» (MagicEye). На самом деле это индикатор состояния электролита батареи, который дает ответ на два вопроса:

• не понизилась ли плотность электролита ниже значения, обеспечивающего нормальную безотказную работу батареи в системе электрооборудования автомобиля;
• не понизился ли уровень электролита ниже допустимого.

Устройство состоит из прозрачного световода, на нижней части которого установлена кассета с одним или двумя разноцветными шариками (обычно если один, то зеленого цвета, если два, то зеленого и красного), расположенными в наклонных каналах, вдоль которых они могут перемещаться вверх или вниз. Шарик изготовлен из полимера, устойчивого к кислотному электролиту, который имеет плотность, равную минимальной величине плотности электролита, допустимой при эксплуатации АКБ.

При удовлетворительной степени заряженности АКБ плотность электролит выше, чем плотность материала зеленого шарика, поэтому, шарик всплывает в верхнюю часть кассеты и, соприкасаясь со световодом, окрашивает глазок индикатора в зеленый цвет.

Когда плотность электролита в рязряженной батарее станет ниже, чем плотность материала шарика, последний по каналу погрузится в нижнюю часть кассеты, и световод, погруженный в электролит, окрасит глазок в черный цвет. Это говорит о необходимости зарядить батарею.

Если уровень электролита упадет ниже допустимого, то есть нижнего края световода, шарик даже при достаточно высокой плотности электролита все равно потеряет контакт со световодом. Непогруженный в электролит световод окрасит глазок индикатора в белый или желтый цвет. Это говорит о необходимости немедленной доливки дистиллированной воды до нормального уровня.

Следует отметить, что при эксплуатации батарей показания индикатора со временем теряют достоверность. Постепенное снижение уровня электролита в процессе эксплуатации за счет разложения или испарения воды приводит к повышению его плотности без изменения состояния заряженности. Это значит, что через год-полтора индикатор будет показывать зеленый цвет тогда, когда при увеличившейся от снижения уровня плотности электролита степень заряженности будет уже ниже допустимой. Аналогичная погрешность будет возникать и у новой батареи в зимнее время, так как плотность электролита повышается при понижении температуры. А совместное наложение обеих погрешностей при эксплуатации во вторую или третью зиму после установки может даже привести к значительному снижению работоспособности батареи. Может создаться впечатление, что батарея потеряла работоспособность и непригодна к дальнейшей эксплуатации, хотя она будет по-прежнему надежно работать после полного заряда по инструкции производителя.

При эксплуатации батарей с пробками первую из упомянутых погрешностей легко исключить, периодически (хотя бы один раз в год-полтора) доливая до заданного уровня дистиллированную воду. У батарей без пробок устранить эту составляющую погрешности не удастся. Правда, производители этих батарей утверждают, что по результатам проведенных ими эксплутационных испытаний батарей расход воды при средней интенсивности эксплуатации и штатной работе электрооборудования крайне мал и снижение уровня составляет не более 1-2 мм за год.

Следует отметить, что для российских условий эксплуатации плотность зеленого шарика индикатора целесообразно делать не ниже 1,24 г/см³, что соответствует состоянию заряженности АКБ 70-75%. Применение индикаторов с плотностью шарика 1,22 г/см³, по аналогии с американскими, европейскими или азиатскими для наших условий нежелательно, так как по упомянутым выше причинам будет приводить к работе батареи в состоянии более низкой степени заряженности, чем это необходимо для ее надежной, безотказной и долговечной работы.

Следует помнить, что при работающем индикаторе его информация относится только к одной из шести ячеек батареи. В тех случаях, когда возникает дефект в ячейке, не имеющей индикатора, информация индикатора становится бесполезной и не отражает общее состояние (работоспособность) батареи в целом. Хотя, безусловно, следует понимать, что применение индикатора заряженности в большинстве своем обеспечивает полезную информацию о состоянии АКБ для широкого круга условий работы автомобиля в тех случаях, когда стартерная батарея не содержит дефекта производственного характера.

Действия автомобилиста при покупке АКБ для замены изношенной

Покупка стартерной батареи на автомобиль взамен изношенной должна сопровождаться решением следующих вопросов:

• уточнить тип, электрические показатели и габариты старой (заменяемой) АКБ, способ ее крепления, в том числе расположение размеры выступов у основания моноблока, которые служат для крепления АКБ в штатном гнезде автомобиля;
• тип и электрические показатели новой (покупаемой) АКБ должны быть не ниже, чем старой. При одинаковом значении емкостей (новой и старой АКБ) значение тока стартерного разряда новой АКБ может быть больше (при одинаковых режимах их определения), что должно способствовать повышению надежности пуска двигателя в зимний период;
• форма исполнения полюсных выводов и расположения их на АКБ (прямая и обратная полярность); на легковых автомобилях длина проводов для подключения может оказаться недостаточной, если пытаться установить АКБ другой полярности.

В продаже имеются как батареи сухозаряженного исполнения, так и залитые электролитом и заряженные батареи.

При необходимости немедленного использования новой батареи следует приобретать залитую и заряженную на заводе батарею. Она готова к работе и прошла заключительные стадии контроля качества после приведения ее в действие.

АКБ сухозаряженного исполнения предназначена для длительного хранения и не готова к немедленному использованию. Она требует заливки электролитом и пропитки от 0,5 до 2 часов с последующим зарядом (можно на автомобиле) до выравнивания плотности электролита во всех банках до величины плотности залитого электролита. На прилавке необходимо освободить АКБ от упаковки и осмотреть целостность корпуса АКБ, наличие этикеток с обозначениями и показателями. Дата выпуска (изготовления) АКБ в этом состоянии не имеет принципиального значения. Качество заливаемого электролита и выполнения работ по приведению сухозаряженной АКБ в рабочее состояние наряду с качеством изготовления в полной мере определяют ее работоспособность и последующий срок службы.

Припокупке залитой и заряженной АКБ, после удаления индивидуальной упаковки (термоусадочная пленка) необходимо прямо на прилавке произвести следующую процедуру (выполняет продавец):

• в батареях, имеющих пробки заливных горловин, проверить уровень и плотность электролита (уровень в всех аккумуляторах должен быть не менее 10-15 мм выше уровня сепараторов, плотность не ниже 1,25г/см³);
• замерить заряженность АКБ путем измерения НРЦ на полюсных выводах (величина должна быть не менее 12,6В);
• проверить работоспособность АКБ на момент продажи при помощи нагрузочной вилки, обеспечивающей разряд на нагрузку током 100-200А или тестера пробника. Напряжение при разряде на нагрузочную вилку должно быть неизменным в течение 5 секунд, а его величина будет зависеть от типа АКБ и величины нагрузочного сопротивления. Тестер-пробник должен показать величину НРЦ не ниже 12,5В, а ток холодной прокрутки не ниже указанного в маркировке АКБ.

Выполнение этих операций позволяет обнаружить случайные механические повреждения корпуса АКБ, убедиться в достаточной степени заряженности и работоспособности батареи.

Если показатели проверенной батареи не удовлетворяют покупателя, он вправе отказаться от нее и поменять на другую батарею. Измеренные показатели АКБ должны быть занесены в гарантийный талон продавцом, так как они могут быть востребованы при возможных последующих претензиях к АКБ и учтены в пункте гарантийного обслуживания АКБ. Уточните у продавца или консультанта особенности эксплуатации данной батареи, методы ее диагностики в процессе эксплуатации.