Как выбрать автомобильный аккумулятор? От А до Я по всем параметрам
Автомобильная аккумуляторная батарея (АКБ) должна быть надежной – это аксиома. Тех, кто пренебрегает данной истиной, легко вычислить: они толкают автомобили, просят «прикурить» у других водителей или обреченно ждут эвакуатора. Особенно риск того, что старый или некачественный аккумулятор станет «узким местом» возрастает зимой, когда даже у качественных АКБ показатели работы снижаются.
Найти новую батарею взамен отработавшей свое несложно. В каждом специализированном магазине неизменно присутствует широкий ассортимент АКБ. С яркими корпусами и наклейками, с броскими рекламными слоганами, естественно, обещающими долгосрочную безотказную работу. На какие из них стоит обратить внимание, а какие лучше обойти стороной? Чтобы знать ответ на этот вопрос, стоит знать нехитрые правила выбора аккумуляторов от Allzap!
Общие сведения
Еще в девятнадцатом веке любопытные умы заметили, что если взять две пластины и погрузить их в токопроводящий раствор, между ними возникает разность потенциалов, который обыватели привыкли именовать напряжением.
Путем многочисленных экспериментов, установили, что наибольшей эффективностью и долговечностью отличаются свинцовые пластины. Несмотря на то, что аккумуляторы были изобретены намного ранее массового выпуска авто, изначально они в них не использовались. Для того, чтобы завести машину, применяли «кривой стартер» — вручную делали первые, для зажигания, обороты двигателя.
Аккумуляторы совершенствовались, становились менее габаритными, но с большим ресурсом, получили возможность подзаряжаться при эксплуатации.
Устройство классической АКБ
Визуально автомобильный аккумулятор выглядит как «шлакоблок» с клеммами. Материал корпуса выполняется из специальных материалов (чаще всего – полипропилена): стойким к воздействию агрессивных сред, повышенных и низких температур, а также вибраций. Внутри корпуса скомпонованы и надежно зафиксированы остальные, рабочие, элементы АКБ.
Первое, что увидит человек, если демонтирует крышку (на практике этого не стоит делать ни в коем случае) – шесть отдельных элементов, называемых «банками». Каждый из них выдает порядка 2В. Объединяясь в общую цепь с остальными, обеспечивает необходимые для большинства легковых автомобилей 12В.
В каждой из шести ячеек содержится пакет пластин. Соседние из них имеют различные полярности и разделены изолирующими электролитически проводящими пластиковыми сепараторами. Сетчатая структура пластин позволяет свободно циркулировать электролиту. Не вдаваясь в нюансы физических процессов, можно отметить, что емкость АКБ зависит от площади контактирующей поверхности пластин. Иными словами, чтобы получить большую емкость, нужно иметь или большее число пластин, или их большие габариты. Что, понятно, отразится на общих размерах и весе батареи.
На поверхность пластин наносится так называемая активная масса, а весь пакет стянут специальным бандажом, предотвращающим смещение элементов. Выводы пластин соединены с токосборниками, которые, в свою очередь, ведут к выводным борнам.
Когда нужно менять АКБ
Средний срок службы аккумуляторных батарей составляет 3-5 лет. Ресурс зависит как от конструктивных особенной АКБ, так и от условий и правильности его эксплуатации. Замена аккумулятора необходима, если:
• батарея перестает держать заряд;
• АКБ не заряжается – во время коротких поездок он не успевает получить энергию от генератора и поэтому из-за постоянной разрядки со временем теряет свою емкость;
• имеются повреждения корпуса.
Сурьмянистые кислотные аккумуляторы
Как было отмечено выше, в качестве материала для пластин наиболее эффективным оказался свинец. Однако у данного металла есть один, но существенный недостаток: в чистом виде он очень хрупок и крошится. Для увеличения характеристик применяются специальные легирующие добавки. В распространенные десятилетия назад конструкциях эту роль выполняло более 5% сурьмы.
Существенным недостатком таких АКБ было то, что сурьма являлась катализатором электролиза воды, что делало необходимым ее постоянную доливку. Химическая реакция приводила к образованию «чистых» водорода и кислорода. Такая смесь, называемая «гремучим газом» чрезвычайно взрывоопасна. Помимо этого активный кислород интенсивно окислял положительные пластины. Не добавляет достоинств и то, что сурьма — опасный яд, что еще более усложняет утилизацию старых АКБ.
Со временем технологии позволили снизить содержание сурьмы в АКБ, несколько нивелировав, но не убрав полностью недостатки конструкций. Среди значимых недостатков можно назвать быстрый саморазряд батарей при длительных паузах в эксплуатации.
Среди достоинств можно назвать разве что невысокую стоимость да способность переносить критические разряды. В то же время перезаряд ведет к активному «старению» батарей.
Кальциевые АКБ
Альтернативой сурьме в качестве легирующего элемента стал кальций. Существует батареи в которых все пластины легированы кальцием. Они маркируются Са/Са. Есть те, в которых кальцием легированы только аноды, а катоды остались малосурьмянистыми.
Полностью кальциевые АКБ считаются наиболее эффективными. Они имеют:
• низкое значение саморазряда;
• повышенное напряжение начала электролиза;
• стойкость к перезарядам;
• меньшие габариты и массу при заданной емкости.
Кальциевые аккумуляторы по праву называют необслуживаемыми: потери воды в них настолько ничтожны, что доливка просто не требуется.
Среди недостатков можно назвать:
• высокую стоимость;
• чувствительность к разрядам свыше 50% — снижение емкости после 3-4 таких потерь заряда.
Гелевые АКБ
Основным недостатком сурьмянистых и кальциевых батарей является наличие в них жидкого электролита, представляющего собой водяной раствор серной кислоты. При неправильной эксплуатации есть риск ее вытекания (в том числе при существенном отклонении от вертикали или при повреждениях корпуса).
Решить проблему помогло использование в качестве электролита специальных гелей помогло решить проблему. Такие АКБ считаются наиболее надежными и поэтому имеют достаточно высокую цену.
Категории обслуживаемости АКБ
По необходимости выполнять обслуживающие операции все АКБ подразделяются на:
• обслуживаемые;
• малообслуживаемые;
• необслуживаемые.
Первые (с содержанием сурьмы выше 5%) можно «вычислить» по откручивающимся крышечкам. Большие потери воды вынуждают пользователя постоянно контролировать уровень электролита и, при необходимости, пополнять его. Срок службы таких АКБ редко превышает 3 года, а стоимость их – относительно невысока.
Малообслуживаемые аккумуляторы с низким содержанием сурьмы в доливке электролита нуждаются намного реже.
Третью группу составляют свинцово-кальциевые аккумуляторы. В них доступа к банкам нет: жидкость попросту не теряется. Если следить за уровнем заряда, батарея может прослужить 5 и более лет. К необслуживаемым относятся и современные гелевые модели. За надежность и долговечность придется расплачиваться высокой стоимостью.
Основные параметры АКБ
Кошелек и советы бывалых помогли определиться с типом АКБ. Перед походом в магазин желательно также вооружиться знаниями об основных параметрах батарей.
Безусловно, основное значение имеет напряжение, которое, как уже отмечалось выше, равняется 12В. Второй показатель – емкость, которая исчисляется в ампер-часах (Ач). Иными словами, если на батарее написано 55 Ач, это значит, что она будет работать 1 час с током разряда 55 А. При этом нужно помнить, что ан корпусах пишут емкость при 25 градусах Цельсия при двадцатичасовом разряде (для предыдущего примера –с током 2,75 А).
Какую емкость выбирать
Для любых автомобилей не стоит покупать АКБ с емкостью менее 50Ач. Такие батареи:
• сложно запускают двигатель;
• быстро изнашиваются из-за глубокой степени разряда;
• некорректно перезаряжаются от генератора.
Многие стремятся приобретать батареи с максимальной емкостью. Другие считают, что, если поставить чрезвычайно «емкую» батарею, она будет постоянно недозаряженной. Второе утверждение – распространенный миф. Генератор полностью возвращает то количество энергии, которое потратилось на пуск независимо от емкости АКБ. При одном "но": при разряде АКБ более 50% его зарядка генератором будет невозможна: для любой емкости!
Опытные автомобилисты советуют приобретать батареи с емкостью «на ступень» выше, чем та, которая указана в руководстве по эксплуатации. Например, вместо 55 Ач ставить 60Ач, что позволит сделать пуск более уверенным.
Ток холодной прокрутки
Ток, который батарея способна отдать при старте авто в условиях температуры в «минус» 18 градусов называют током холодной прокрутки. Чем выше его значение, тем проще запуск. Величина прямо пропорционально зависит от емкости, но даже при одинаковой последней может разниться в зависимости от внутреннего сопротивления батареи.
Другие параметры
Помимо технических характеристик нужно обращать внимание на:
• Расположение клемм: «+» и «-» могут располагаться как слева, так и справа. Перед покупкой достаточно посмотреть, какую ориентацию имеет старая батарея. Если приобрести не ту АКБ, длины штатных проводов может попросту не хватить для коммутации. При этом стоит посмотреть, какое предусмотрено расположение батареи: клеммами вперед или наоборот.
• Габариты аккумулятора – по длине, ширине и высоте АКБ должна подходить под предусмотренное посадочное место и крепеж.
• Дату выпуска. Некоторые ошибочно считают, что точкой отсчета срока службы считается дата его установки на авто. На самом деле (из-за саморазряда и других процессов) старение АКБ начинается с момента заливки электролита на заводе. Чем изделие старше, тем меньше оно будет служить.
Проверка АКБ при покупке
Аккумуляторные батареи – достаточно дорогостоящие изделия, которые приобретаются не на один день. О том, насколько важна их надежность в дороге и говорить не приходится. Поэтому в автомагазине нужно отбросить ненужную скромность и внимательно осмотреть товар. В первую очередь — не целостность конструкции. О технических характеристиках поведает информация на корпусе. Те характеристики, которые не указаны, при желании можно вычислить по указанному отечественному или зарубежному стандарту (он указывается обязательно), если знать, какие величины ими регламентированы.
Аргумент в пользу покупки АКБ в серьезным торговых точках – здесь дается реальная гарантия на изделие, которая позволяет вернуть товар, если что-то не досмотрели. Впрочем, какие-то «бумажки» дают дальше на рынках, но, как показывает практика, там вернуть товар часто затруднительно.
В хороших автомагазинах новые батареи проверяют не простой лампочкой в 12 вольт, а специальной нагрузочной вилкой. Ее, кстати можно принести с собой, а если продавец откажет ее применить – магазин не единственный в округе. После подключения вилки в течение 5 минут напряжение не должно опускаться ниже 9 вольт. Иначе с таким АКБ могут быть проблемы при эксплуатации.
Какой производитель лучше
Вооружившись теоретической базой, даже неопытный пользователь может понять, какой автомобильный аккумулятор ему выбрать. Обслуживаемые АКБ нечувствительны к перепадам напряжения бортовой сети и идеально подойдут для владельцев стареньких авто. Необслуживаемые в этом плане более капризны, но долговечны и нетребовательны в эксплуатации. Итак, тип АКБ, его емкость и значение тока холодной разрядки определены. Перед глазами – десятки подходящих по параметрам вариантов. Какой их них выбрать?
Для многих других деталей рекомендуется приобретать оригинальные детали – те, которые поставлялись для сборки новых авто. Безусловно, можно выбрать того производителя и модель АКБ, которыми комплектовались машины при продаже. Их характеристики стопроцентно будут отвечать требованиям автомобильного концерна. Однако, с каждым годом появляются новые, более совершенные, модели АКБ. Да и фирм, отличающихся высочайшим качеством продукции немало. В их числе чаще всего называют:
• Bosch — немецкая компания с полуторавековой историей. Ее АКБ отличаются высоким пусковым током, простотой обслуживания и надежностью.
• Varta – еще один германский бренд при высоком качестве отличается более демократической ценой, чем именитый соотечественник. Сборка АКБ ведется в различных странах.
• ISTA – украинские батареи часто называют доступным аналогом германцев.
• Mutlu – турецкие аккумуляторы в первую очередь отличаются высокой надежностью в морозы. Долговечность и хорошие технические показатели отлично дополняются достаточно низкой стоимостью.
Рекомендуется также обратить внимание на обслуживаемые модели украинского Titan и российского Тюмень. Недорогие, они востребованы водителями ВАЗ и других неприхотливых машин, однако хорошо приспособлены и для более современных авто.
Безусловно, существуют еще десятки ответственных производителей, каждый из которых имеет своих почитателей. Главное правило – покупать исключительно сертифицированную продукцию. «Мелочная» экономия в дальнейшем может обернуться серьезными проблемами и лишними затратами.
Некоторые соотечественники «по старинке» боятся приобретать АКБ в интернет магазинах. Дескать, «ни посмотреть, ни пощупать». Ответственные онлайн магазины отличаются именно тем, что их товар обязательно сопровождается сертификатами, его, можно вернуть согласно действующему законодательству. Благодаря объемам продаж и связям с поставщиками, удается максимально расширить ассортимент, и гарантировать качество. А цена (даже с учетом доставки) более интересная, чем в розничных точках.
Емкость аккумуляторной батареи — важная характеристика при выборе
и одним из основных является электрическая емкость. Электрической емкостью принято понимать способность проводника накапливать заряд, измеряемой в фарадах. Поэтому, если относить способность накопления энергии к аккумуляторным батареям, то следует принимать определение емкости аккумулятора. Измеряется емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах, а сокращенно обозначается «А*ч». Это значение, вместе с другими характеристиками, указывается в технической документации аккумулятора и на его фирменной этикетке.
Емкость батареи
С точки зрения физики емкость аккумулятора измеряется в Кулонах (Кл), а не в А*ч, и она равна способности проводника отдавать энергию при силе тока в 1А за 1с времени. Поэтому параметры емкости аккумуляторных батарей C путают с электрическим зарядом Q (количеством электричества). Заряд Q [Кл] в свою очередь равен [1А]*[1с], при переводе в часы [3600 Кл] = [1А]*[60*60]=[А*ч]. Автомобильные АКБ емкость измеряется в ампер-час (Ah), для мобильных устройств в миллиампер-час (mAh).
Упростим восприятие в виде формул:
Также некоторые производители указывают емкость батарей в киловатт-часах (кВт*ч). Чтобы перевести кВт*ч в А*ч необходимо воспользоваться простой формулой мощности P=UI [Вт=В*А], I=P/U [А=Вт/В], таким образом чтобы перевести мощность в ампер-часы необходимо мощность P поделить на напряжение сети (220В/380В) и умножить на час.
Номинальная электрическая емкость (С) задает количество электричества, отдаваемое аккумулятором при стандартном цикле разряда, который устанавливается в 10 или 20 часов. Другим условием разряда является конечное напряжение разряда 1,8 В на одну банку аккумулятора. Таким образом, АКБ с номинальным напряжением 12 В разряжается до 10,8 В.
Для определения разрядного тока (в амперах) следует разделить емкость (в ампер-часах) на длительность разряда (в часах).
Пример: АКБ емкостью 66 А*ч может работать 20 часов при токе разряда 66/20=3,3 (А).
Разумеется, это не означает, что эту батарею можно разряжать в течение 1 часа током 66 А – при увеличении разрядного тока емкость АКБ снижается, а большие значения тока недопустимы – пластины аккумулятора могут покоробиться.
Кроме номинальной емкости АКБ существует еще понятие резервной емкости. Резервная емкость определяет, сколько часов аккумулятор сможет питать бортовую сеть автомобиля при отказавшем генераторе. В этом случае резко возрастает разрядный ток, с учетом обогрева и освещения он составляет порядка 25 А. При такой нагрузке резервная емкость составляет ⅔ от номинальной.
Пример: Для АКБ номинальной емкостью 66 А*ч резервная емкость составит ⅔ х 66=44 (А*ч).
Ток 25 А в цепи эта батарея будет поддерживать в течении 44/25≈1,8 (А), т.е. менее 2 часов. На этикетке АКБ резервная емкость, если она указывается, приводится не в ампер-часах, а в минутах. Так, по примеру выше она будет порядка 100 минут.
Существует простое правило определения резервной емкости в минутах «навскидку» — для этого емкость АКБ в А*ч нужно умножить на 1,6. Проверим для нашего аккумулятора: 66 х 1,6≈106 (мин). Почти полное совпадение с предыдущим расчетом.
Номинальная емкость АКБ определяется целым рядом конструктивных и технологических ее характеристик, а также условиями эксплуатации. Среди основных влияющих факторов:
- химический состав электролита;
- размеры свинцовых пластин;
- количество и свойства активной массы.
Емкость зависит и от температуры окружающей среды. На каждый градус температуры ниже 20 °С емкость снижается примерно на 1 А*ч, т.е. при нулевой температуре АКБ может потерять 20 А*ч своей емкости.
Номинальная емкость АКБ не достигнет величин, теоретически рассчитываемых исходя из количества активных веществ в аккумуляторах, поскольку с электролитом взаимодействует не вся активная масса. Обычно коэффициент использования активной массы аккумуляторных пластин составляет 50-60%.
Как измерить емкость своего аккумулятора
Умея измерить емкость аккумулятора, можно проверить соответствие реальной емкости проставленной на этикетке для нового аккумулятора, а также периодически проверять ее для эксплуатируемого. Для проверки емкости необходимо провести цикл «заряд-разряд» – вначале полностью зарядить аккумулятор (как правило, рекомендуемым зарядным током в 10% от номинальной емкости до напряжения 14,4 В в течение 13-15 часов при зарядке полностью разряженной АКБ), а затем разрядить его для измерения электрической емкости до напряжения 10,8 В требуемым в соответствии с выбранной длительностью цикла разряда (10 или 20 часов) током разряда.
К АКБ необходимо подключить нагрузку, ток через нагрузку контролировать амперметром, а напряжение на клеммах АКБ измерять вольтметром. В качестве нагрузки можно использовать мощный электрический резистор (или реостат) сопротивлением в омах, вычисляемым по формуле R=U/I, где U – номинальное напряжение батареи (вольт), а I – разрядный ток (ампер).
Пример: При разряде 12-вольтовой батареи током 3,3 А сопротивление нагрузочного резистора должно составлять 12/3,3≈3,6 (Ом).
При отсутствии подходящего резистора или реостата в качестве нагрузки можно подключить одну или несколько соединенных параллельно автомобильных ламп накаливания. Поскольку на лампах, кроме номинального напряжения, обычно обозначается номинальная мощность в ваттах, лампы удобно подбирать по их мощности по формуле: P=U x I, где U – номинальное напряжение батареи (вольт), а I — ток разряда (ампер).
Пример: Для разряда АКБ с номинальным напряжением 12 В током 3,3 А к ней можно в качестве нагрузки подключить автомобильные лампы накаливания общей мощностью 12 х 3,3 ≈ 40 (Вт).
Если аккумулятор емкостью 66 А-ч выдержит испытание, то эти лампы, будучи к нему подключены, будут непрерывно гореть 20 часов, при этом напряжение на выводах аккумулятора не должно опускаться к концу цикла разряда ниже 10,8 В.
Как правильно выбрать аккумулятор для автомобиля по его емкости
Обычно чем выше рабочий объем двигателя, тем более мощный аккумулятор ему требуется. Правильно выбрать АКБ можно по приводимой ниже таблице.
| Транспортное средство | Рабочий объем двигателя, л | Рекомендуемая емкость АКБ, А-ч |
| Легковой автомобиль | 1-1,9 | 55-60 |
| Грузовой автомобиль | 1,6-10,9 | 77-140 |
| Фура, автопоезд | 7,2-17 | 190-200 |
Ориентировочно требуемую емкость АКБ можно определить, умножив квадратный корень из рабочего объема двигателя на 50.
Пример: 2-литровый двигатель требует АКБ емкостью 50 х √2≈70 (А-ч).
Если бортовая сеть автомобиля перегружена потребителями, либо двигатель автомобиля дизельный (требующий более мощного стартера), аккумулятор можно взять с запасом по емкости. Запас обеспечит пуск двигателя в холодное время года, когда реальная емкость АКБ уменьшается.
Но не следует эксплуатировать автомобиль с АКБ чрезмерно большой емкости – недостаточно мощный генератор окажется не в состоянии полностью зарядить разряженный аккумулятор, и преимущество в электрической емкости окажется мнимым. Также более мощный аккумулятор заставит более напряженно работать автомобильный стартер, что скажется на сроке его службы.
Что такое энергоемкость аккумулятора
Емкость – основная характеристика аккумулятора. От нее зависит объем энергии, которую способен накопить и отдать источник питания, и время автономной работы питающегося от него оборудования. В случае с электровелосипедами и другими видами персонального электротранспорта от емкости аккумуляторной батареи напрямую зависит расстояние пробега на 1 заряде.
В чем измеряется емкость АКБ?
В вопросе, что такое энергоемкость аккумулятора, рассматривается несколько характеристик – от удельных до абсолютных величин. В технических характеристиках емкость АКБ указывается в ампер-часах (А·ч) и/или ватт-часах (Вт·ч). Более точно возможности источника питания отражает значение в ватт-часах. Это абсолютная емкость. Ее значение показывает, какую мощность может выдавать данная АКБ на протяжении 1 часа, независимо от разрядных токов и напряжения.
Например, батарея энергоемкостью 450 Вт·ч может выдавать мощность 450 Вт на протяжении 1 часа. Удельная энергоемкость измеряется в Вт·ч/кг и показывает, какую мощность может предоставлять данная АКБ массой 1 кг на протяжении 1 часа. Чем больше удельная энергоемкость (другими словами – энергетическая плотность) элементов питания, тем меньше их масса при равной величине накапливаемой энергии.
Емкость в ампер-часах – это уже относительная величина, зависящая от номинального напряжения батареи. Например, литий-ионные аккумуляторы имеют номинальное напряжение 3,7 В на элемент, а литий-железо-фосфатные (LiFePO4) – 3,2 В. Для набора необходимого напряжения – 36 В, 48 В и т.д. – элементы питания соединяются в батарею последовательно. Для суммирования емкости ячеек они соединяются параллельно.
Перевод емкости из А·ч в Вт·ч
Чтобы рассчитать абсолютную постоянную энергоемкость в Вт·ч, зная значение в А·ч, нужно умножить его на номинальное напряжение АКБ:
Например, для батареи емкостью 13 А·ч и вольтажом 36 В абсолютная энергоемкость составит 13 А·ч х36 В = 468 Вт·ч.
Аналогично, зная абсолютную постоянную энергоемкость батареи в Вт·ч, можно рассчитать ее реальную емкость при определенном рабочем напряжении оборудования. Для этого достаточно разделить абсолютную емкость в ватт-часах на рабочее напряжение нагрузки в вольтах:
Например: 468 Вт·ч :36 В =13 А·ч, а 468 Вт·ч :24 В =19,5 А·ч.
О напряжении
Чаще всего АКБ электровелосипедов имеют рабочее напряжение 24, 36 или 48 В. С его возрастанием обычно увеличивается и максимально развиваемая скорость е-байка. Конечно, на мощность и скорость электровелосипеда влияют и другие факторы, такие как мощность мотора и эффективность трансмиссии. Но все же мощные и скоростные е-байки обычно оснащаются АКБ с напряжением 48 В и выше.
Выводы: на что влияет энергоемкость АКБ электровелосипеда
От этой характеристики зависит дальность поездок на 1 заряде батареи. Ориентировочно при езде в наиболее экономичном режиме – по ровному асфальту, без резких разгонов и торможений, встречного ветра и других препятствий – на каждый километр пути тратится 8–10 Вт·ч энергии литиевой аккумуляторной батареи (без кручения педалей). При вращении педалей велосипедист уменьшает потребляемый мотором ток, поэтому и запас энергии батареи расходуется экономнее.
Наиболее точно и наглядно емкость характеризует ее абсолютная постоянная величина, измеряемая в ватт-часах. Зная ее, легко определить и ориентировочную дальность хода на 1 заряде, и относительную емкость в ампер-часах, которая зависит от номинального напряжения питаемого оборудования.