Привет, Хабр! Зима — это серьёзное испытание для аккумуляторной батареи по совокупности целого ряда причин, поскольку при охлаждении:
- густеют смазочные материалы, отчего становится труднее провернуть коленчатый вал двигателя,
- не так легко воспламенить холодную смесь паров бензина с воздухом,
- снижается термодинамическая ЭДС электрохимической ячейки,
- затруднено восполнение заряда при работе двигателя, отчего прогрессирует сульфатация и снижается пусковой ток,
- ухудшается перемешивание электролита, что ведёт к его расслоению,
- верхние слои электролита могут замёрзнуть.
Это ведёт к отказу запуска двигателя в самый неподходящий момент или даже непоправимой порче АКБ вплоть до трещины корпуса и утечки серной кислоты внутрь автомобиля.
Снятие аккумулятора для полного стационарного заряда означает обесточивание всей электроники, что может вызвать большие проблемы. Однако подзарядить АКБ можно и без отключения от бортовой сети.
▍ Необслуживаемые — это как?
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, устанавливаемые на современные легковые автомобили, в подавляющем большинстве случаев маркируются как «необслуживаемые» (MF, maintenance free).
Однако это наименование отнюдь не означает, что батарея буквально не нуждается ни в каком обслуживании. Речь идёт только о том, что не предполагается доливать воду в процессе эксплуатации, что стало возможным благодаря кальциевым добавкам в свинцовый сплав решёток аккумулятора.
Раньше автомобильная АКБ выглядела вот так. Имелся доступ и к пробкам, и к перемычкам, чтобы была возможность измерить и при необходимости скорректировать ЭДС под нагрузкой и без неё, а также уровень и плотность электролита для каждой банки.
Перемычки современного аккумулятора всегда скрыты под несъёмной крышкой, тогда как пробки могут быть открытыми, прикрытыми съёмной крышкой или закрытыми несъёмной.
АКБ без доступа к электролиту называется необслуживаемой, однако её всё же необходимо периодически очищать от грязи, чтобы по её слою не происходила утечка тока, повышающая саморазряд. Также нужно не менее двух, а лучше четырёх раз в год контролировать состояние аккумулятора и производить полный дозаряд.
▍ Волшебный глазок
Большинство необслуживаемых АКБ имеют окошко с поплавком, показывающее ориентировочную плотность электролита.
Зелёный цвет этого глазка подразумевает, что батарея (а точнее, банка, где расположен глазок) в норме. Чёрный или белый (в зависимости от производителя) цвет указывает на необходимость зарядки, а белый или красный — на низкий уровень электролита.
Однако поплавок такой пробки-ареометра обычно настроен на то, чтобы глазок зеленел уже при плотности 1.23 килограмма на кубический дециметр, тогда как состоянию полной заряженности соответствует значение от 1.28 до 1.30.
Так что единственное, в чём вселяет уверенность зелёный глазок, — это в том, что электролит не замёрзнет при морозах до -41 градуса Цельсия. При -42 водный раствор серной кислоты с плотностью 1.23 уже замёрзнет.
▍ Приборы для проверки аккумуляторов
При наличии доступа к электролиту следует проконтролировать его уровень, а также плотность в каждой банке при помощи традиционного ареометра (денсиметра) с грушей и одним либо несколькими калиброванными поплавками или более современного, точного и удобного рефрактометра с автоматической температурной компенсацией.
А если такой возможности нет, то аккумуляторная батарея из шести свинцово-кислотных банок представляет собой всего-навсего двухполюсник — «чёрный ящик», параметры которого можно измерить лишь электрическим путём, подключившись к двум клеммам.
К счастью, кроме примитивных нагрузочных вилок, существуют весьма продвинутые и при этом доступные приборы с микропроцессором, цветным экраном и пользовательскими интерфейсами на разных языках, включая русский.
Такие устройства позволяют не только произвести экспресс-тест состояния аккумулятора, в том числе без отключения от бортовой сети, но и проверить работу стартера и генератора автомобиля.
Приборы снабжаются специальными крокодилами для 4-проводного «кельвиновского» подключения и измеряют напряжение на клеммах без нагрузки и под нагрузкой пульсирующим током.
Исходя из полученных данных, рассчитываются внутреннее сопротивление, степень заряженности и состояние здоровья аккумуляторной батареи.
▍ Открываем моторный отсек
Итак, перед нами кроссовер Dongfeng DFSK 500 и его штатный аккумулятор с маркировкой 6-QW-48MF. Батарея изготовлена на заводе Camel Group — крупнейшего китайского производителя свинцовых аккумуляторов.
Цифра 6 означает число двухвольтовых банок, то есть мы имеем обычную для легковых автомобилей 12-вольтовую батарею. 48 ампер*часов — это номинальная ёмкость 20-часового разряда. И, наконец, аббревиатура MF, как мы помним, означает необслуживаемый аккумулятор, куда не предполагается доливать дистиллированную воду.
Строчкой ниже мы можем наблюдать вторую маркировку 6-QW-48(450), а ещё ниже — расшифровку, где сказано, что 450 — это ток холодной прокрутки в амперах (cold cranking amps, CCA). То есть, перед нами аккумулятор 6СТ-48 с заявленным пусковым током 450 ампер.
Протестируем его состояние при помощи прибора Konnwei KW650. Для начала можно измерить напряжение бортовой сети, за которым можно наблюдать даже в динамике: тестер предусматривает режим осциллоскопа. Между глушением двигателя после поездки и проведением теста прошло полчаса.
Как показывает практика, при выключенном зажигании разность потенциалов между клеммами АКБ обычно проседает на одну десятую долю вольта по сравнению с НРЦ — напряжением разомкнутой цепи без нагрузки. Это происходит вследствие «дежурного» потребления тока электроникой автомобиля.
Но даже если прибавить эту десятую долю, НРЦ 12.5 вольта свидетельствует о необходимости заряжать аккумулятор. Минимальный эксплуатационный диапазон начинается с 12.6 вольт, но и при таком НРЦ было бы весьма желательно дозарядить как минимум до 12.8.
▍ Мнимый заряд
В данном случае для принятия решения о необходимости заряда достаточно уже одного напряжения разомкнутой цепи. Однако не помешает измерить и другие параметры аккумулятора.
Феномен «поверхностного» или «мнимого» заряда, с которым связаны указания на экране аккумуляторного тестера, обусловлен электродвижущей силой поляризации, создающей повышенное напряжение на клеммах АКБ.
Величина электрического заряда, накапливаемого этим паразитным ионистором внутри свинцового аккумулятора, может быть довольно ощутимой, однако она не идёт ни в какое сравнение с полезной ёмкостью активных масс.
Поэтому поверхностный заряд может служить причиной ошибки в оценке уровня заряженности аккумулятора. Разработчики современных аккумуляторных тестеров об этом осведомлены и заложили в алгоритмы работы приборов соответствующие указания.
Следующим этапом подготовки к тестированию является выбор типа аккумуляторной батареи и ввод номинальной ёмкости в единицах требуемого стандарта.
Прибор считает, что АКБ исправна: ТХП 552 ампера, внутреннее сопротивление 5.42 миллиома, состояние здоровья 100%.
Однако с таким низким НРЦ, равным 12.42 В, на экран состояния заряженности можно и не переключаться. Совершенно ясно, что эту АКБ требуется заряжать.
▍ Приступаем к заряду
Отсоединяем тестер и подключаем к клеммам аккумулятора зарядное устройство. В данном случае мы будем использовать отечественный Бережок-V1.
Это ЗУ снабжено защитой от подключения к АКБ в неверной полярности, а также имеет режим бездействия для безыскрового подключения зажимов типа «крокодил».
Под капотом автомобиля могут присутствовать не только пары бензина, но и ещё более взрывоопасный водород, выделяющийся при работе аккумуляторной батареи. Поэтому при совершении любых действий, способных вызвать электрическую или механическую искру, следует соблюдать меры предосторожности.
Многие зарядные устройства оснащены выключателями, но далеко не все предусматривают разрыв цепи зарядных проводов для предотвращения образования искр. Бережок-V1 снабжён этой функцией, и она работает, если ЗУ включено в сеть.
То есть, данное ЗУ надо сначала включать в розетку, а затем присоединять к АКБ внутри или вне автомобиля. Иные зарядные устройства могут работать по-другому, поэтому следует предварительно свериться с инструкцией по эксплуатации.
Так как мы заряжаем аккумулятор без отключения от бортовой сети, напряжение окончания заряда устанавливаем на уровне 15.0 вольт.
Данный опыт производился при температуре +16 градусов Цельсия. Вопросам заряда при отрицательной температуре посвящено отдельное исследование. Зимой при отсутствии отапливаемого гаража лучше всего заряжать АКБ сразу после поездки, пока подкапотное пространство ещё тёплое.
Бережок-V1 имеет два режима заряда: ручной непрерывный со стабилизацией (ограничением) тока и напряжения (профиль CC/CV, аналогичный режиму блока питания) и автоматический прерывистый с адаптивным выбором силы зарядного тока в реальном времени.
Проще всего пользоваться автоматическим режимом, алгоритм которого самостоятельно переходит между всеми необходимыми этапами, поэтому сегодня мы поступим именно так. Многоэтапным профилям заряда в ручном или программируемом вручную режиме посвящается отдельная статья.
Разумеется, вначале следует выключить зажигание, отключить всё дополнительное оборудование и закрыть все двери, чтобы не светили лампочки освещения салона. Иначе ЗУ будет не заряжать аккумулятор, а питать все эти потребители.
По прошествии пяти часов заряда напряжение на клеммах аккумулятора стало доходить до заданного максимума, равного 15 вольтам.
Вскоре после этого красный светодиод погас, что свидетельствует о завершении заряда. ЗУ перешло в режим хранения и периодически подзаряжает АКБ, десульфатируя и перемешивая электролит, насколько это возможно при непревышении 15 вольт.
▍ Параметры ухудшились?
Нажатием кнопки переводим ЗУ в режим бездействия и снимаем крокодилы. Через 30 минут повторяем тестирование прибором Konnwei KW650.
Согласно показаниям тестера, внутреннее сопротивление АКБ возросло на 100 микроом, а пусковой ток упал на 10 ампер. Неужели заряд ухудшил эксплуатационные характеристики кальциевого аккумулятора, снизив эффективную рабочую площадь активных масс?
Ответ на этот вопрос даёт график зависимости удельного сопротивления водного раствора серной кислоты от концентрации последней.
Как видим, пластины и их активные массы не пострадали. Они просто отдали свои сульфат-ионы электролиту в ходе токообразующей реакции заряда, что привело к некоторому росту удельного сопротивления раствора.
Также учтём, что состояние здоровья аккумулятора так и осталось стопроцентным. Косвенно измеренный пусковой ток вообще более чем на 20% превышает номинальный, что совершенно нормально для новой АКБ.
Зато теперь мы наблюдаем 100% уровень заряженности, определяемый по напряжению на клеммах, равному 12.99 В.
Это не значит, что аккумулятор полностью десульфатирован. Полный стационарный заряд обычно требует больше времени и более высоких напряжений. Однако АКБ пришла в прекрасное состояние, и на автомобиле можно смело ездить с полной уверенностью, что двигатель заведётся при любых условиях.
▍ Холодный пуск
Далее можно пронаблюдать график напряжения при запуске холодного двигателя. Температура окружающего воздуха при этом составляла 20.5 градусов Цельсия.
Как видим, напряжение в момент включения стартера просело до 9.0 В и быстро поднялось до 14.5 В. Однако после включения кондиционера, обогрева заднего стекла и фар дальнего света оно снизилось до 14.2 В.
Напряжения 14.5 и тем более 14.2 вольт явно недостаточно для полного заряда аккумулятора. Без периодического применения ЗУ будут прогрессировать недозаряд и сульфатация.
▍ Что такое сульфатация?
Кристаллы сульфата свинца, образующиеся в активных массах под действием токообразующей реакции Гладстона-Трайба, имеют тот же химический состав, что и кристаллы, вырастающие на поверхность активных масс из раствора. Однако кристаллическая структура этих двух физических модификаций одного и того же вещества различается.
«Нормальный рабочий» сульфат легко преобразуется обратно в губчатый свинец отрицательных активных масс и оксид свинца положительных под действием зарядного тока, тогда как «осевший» сульфат является труднорастворимым и требует повышенных зарядных напряжений.
Закупорка активных масс аккумулятора труднорастворимой формой сульфата свинца — это и есть сульфатация, единственным «лекарством» против которой является правильный заряд с перемешиванием электролита.
Время, требуемое для заряда аккумулятора, зависит от степени его разряженности, сульфатации и расслоения электролита. Если заряд не завершён, а ехать необходимо, то можно прервать процесс и возобновить его позже.
Опытные данные предоставлены Аккумуляторщиком Виктором Vector.
© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»
Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT 💻
