Напряжение заряда автомобильного аккумулятора

Видеоверсия:

Почему свинцово-кислотные аккумуляторы так трудно заряжать?

Особенно глубоко разряженные, как в сегодняшнем эксперименте на видео. Особенно те, которые были частично заряжены в течение некоторого времени (PSoC) и, как следствие, сульфатированы. Учитывая неизбежный саморазряд во время хранения и недозаряд под капотом, это рано или поздно становится судьбой почти каждого аккумулятора.

Особенно изношенных AGM, склонных к сильному нагреву. Особенно, как ни странно, самых надежных и долговечных батарей премиум-класса, чьи герметичные сепараторы предотвращают как деградацию пластин, так и смешивание электролита. Особенно если нет пробок для доступа к электролиту, как в большинстве современных батарей.

Это связано с тем, что батареи в наших транспортных средствах, аварийных источниках питания и системах возобновляемой энергии имеют специфические вольт-амперные характеристики (ВАХ), обусловленные их физическими и химическими свойствами.

Это будет обсуждаться на примере гибридной батареи глубокого разряда (Sb/Ca) Tyumen Standard 6ST-60L.

Несколько полезных ссылок:

• Яркий пример последствий саморазряда при хранении новой батареи подробно рассмотрен в первой части теста домашней батареи Big 6.
• Цикл рекомбинации кислорода, вызывающий "тепловой разряд" использованных AGM-батарей, описан в статье о первой домашней AGM-батарее.
• Метод определения индивидуального напряжения окончания заряда конкретной батареи с помощью адаптивной зарядки без доступа к электролиту приведен в первой части теста аккумуляторов иностранных марок Big 6.
• Здесь описано, как аккумуляторы погибают от постепенного недозаряда и можно ли их потом восстановить, а также феномен явного или поверхностного заряда.
• А здесь вы можете прочитать о "секретной", "высоковольтной" стадии зарядки, в том числе для AGM, известной профессионалам и явно или неявно указанной в инструкциях производителей батарей.

Вольтамперометрические характеристики

При использовании зарядного устройства с классическим профилем заряда CC/CV, основанным на стабилизированном питании, необходимо помнить об одном важном моменте, который с каждым днем становится все более насущной проблемой. О стабилизации тока и напряжения при зарядке аккумулятора или подаче электроэнергии тому или иному потребителю постоянно задаются вопросы одного и того же рода, похожие как капли воды.

"Почему я выставляю 15 вольт 3 ампера, а получаю ток меньше 3 ампер? 3 ампера посылаются только при напряжении 17 вольт, это неисправность?". "Почему я настроил его на 15,5 В 6 А, но напряжение составляет всего 14 В?

Дело в том, что реальный потребитель энергии, например, заряженный аккумулятор, имеет свои вольт-амперные характеристики, описываемые в простейшем случае электрическим сопротивлением.

Допустим, у нас есть стабилизированный источник питания мощностью более 100 Вт, настроенный на 10 вольт и 10 ампер. Если мы подключим к его выходу резистор с сопротивлением 1 Ом, ток при напряжении 10 вольт составит ровно 10 ампер и, согласно закону Джоуля-Ленца, выделится 100 ватт мощности. Такая ситуация называется согласованием сопротивлений, при котором максимизируются и ток, и напряжение, и мощность.

Если сопротивление резистора составляет 10 Ом, ток будет всего 1 А, а мощность – 10 Вт. Источник питания будет иметь активную обратную связь по напряжению, но обратная связь по току не будет активной. Это не ошибка в источнике питания, а ошибка в логике источника питания и природе резистора.

При сопротивлении 10 миллиом и токе 10 ампер, например, на токовом шунте, напряжение будет всего 0,1 вольт, а тепловая мощность 1 ватт. В этом случае работает ОС тока, а не ОС напряжения.

Идеальный резистор – самый простой случай, он имеет линейную вольт-токовую характеристику (ВТХ), постоянен во времени и не зависит от температуры. Но если взять нить накала лампы накаливания, то при включении холодная нить имеет небольшое сопротивление, возникает ток, превышающий рабочий ток, так называемый пусковой ток. Пусть это будет 10 ампер, это максимум, который может выдать блок питания при напряжении 8 вольт. Затем нить накала нагреется, ее сопротивление увеличится, ток упадет до 7 ампер, а напряжение поднимется до заданных 10 вольт.

Как распознать, что аккумулятор разряжен

Прежде чем заряжать аккумулятор, важно убедиться, что он действительно нуждается в подзарядке. Одним из симптомов разряженной батареи является затрудненный запуск двигателя, т.е. стартер может не включаться или включаться с трудом и издавать характерный звук. Симптомом разряженного аккумулятора также является полное отсутствие питания автомобиля или "вялая" работа электросистемы (фары тусклые, вентилятор печки едва дует и т.д.).

Причины разрядки аккумулятора Существуют различные причины разрядки аккумулятора. Например, если автомобиль долгое время не использовался, батарея могла разрядиться из-за саморазряда. Это часто происходит при низких температурах. Также причиной может быть неисправность в электрической системе автомобиля, которая постоянно потребляет электроэнергию, даже когда двигатель выключен. Это, кстати, очень распространенная проблема, особенно если электроника автомобиля была модифицирована.

Как выбрать зарядное устройство для аккумулятора

Если вы уже поняли, что аккумулятор в вашем автомобиле разряжен, вам понадобится зарядное устройство. Вы можете купить его в магазине или попросить у других водителей. При необходимости вы можете попросить зарядное устройство у водителей старой закалки. У них есть зарядные устройства советской эпохи, которые отлично справляются со своей задачей. При выборе зарядного устройства обратите внимание на такие его параметры, как:

Максимальный зарядный ток – он должен соответствовать максимальному зарядному току аккумулятора, который указан на его корпусе или в технических характеристиках. Обычно максимальный зарядный ток аккумулятора рассчитывается как 10% от его емкости. Это означает, что если аккумулятор имеет емкость 60 Ач, то его следует заряжать током 6 А. Однако некоторые водители не рекомендуют заряжать аккумулятор максимальным током. Но я не следую таким советам и поступаю так, как указано выше. Если вы не согласны с этим, я буду рад прочитать ваше аргументированное мнение в комментариях.

Напряжение зарядки – должно соответствовать напряжению аккумулятора. Обычно это 12 В для большинства автомобилей.

Время зарядки – зависит от емкости аккумулятора. Чем выше емкость, тем больше времени потребуется для зарядки. Обычно батарея должна быть подключена к зарядному устройству в течение 10-12 часов до полной зарядки. Обратите внимание, что если аккумулятор заряжен менее чем на 10% от своей емкости, время зарядки увеличится.

Также обратите внимание на наличие защиты от перегрузки и короткого замыкания. Это поможет предотвратить повреждение аккумулятора во время зарядки. Я не встречал такой защиты на советских зарядных устройствах. Однако не исключено, что защита может быть установлена внутри корпуса устройства, без видимых внешних признаков.

Как проверить текущий уровень заряда аккумулятора автомобиля?

Заряженный аккумулятор выдает напряжение около 12 вольт. По критериям отечественных производителей низкой считается емкость 70%, а по мнению некоторых зарубежных производителей 50%, что, скорее всего, связано с климатическими условиями: в наши суровые зимы разряженный аккумулятор не запустит двигатель.

При выключенном двигателе напряжение на клеммах аккумулятора должно составлять 12,6-12,9 вольт. Если тестер показывает менее 12,05 В (70%), аккумулятор явно недозаряжен и его следует зарядить или заменить. Напряжение 11,95 В (10%) и 11,7 В (0%) является критическим для батареи – частые глубокие разряды приводят к выходу батареи из строя, так как свинцовые пластины разрушаются и вызывают короткое замыкание.

Существует несколько способов проверки уровня заряда батареи:

• измерительный прибор, установленный на батарее (если установлен);
• зарядная вилка;
• зарядное устройство (выпрямитель);
• мультиметр;
• диагностический тестер.

Встроенный индикатор

Некоторые аккумуляторы имеют встроенный индикатор заряда. Индикатор дает приблизительную оценку заряда и уровня электролита путем визуального наблюдения за изменением цвета через глазок индикатора. Глазок расположен в верхней части батарейного блока. Цвета, соответствующие уровню заряда батареи и уровню электролита (нормальный или нет), нанесены на корпус батареи рядом с видоискателем.

Зарядная вилка

Наиболее точный метод. Проводится в профессиональных сервисных центрах при температуре электролита 20-25°C, где уровень заряда батареи измеряется без нагрузки и под нагрузкой с помощью измерительного прибора, имитирующего действие стартера при запуске двигателя. Оценивается степень разряда батареи и степень регенерации. Падение напряжения до 10 вольт считается нормальным, если оно ниже, батарею следует зарядить.

Когда заряжать аккумулятор

Когда аккумулятор и система питания работают правильно, пользователь даже не задумывается о его существовании. Система питания автомобиля автоматически поддерживает нужный уровень заряда аккумулятора.

Аккумулятор автомобиля следует заряжать, если

• профилактическая проверка с помощью индикаторов батареи показывает, что уровень заряда батареи ниже рекомендуемого уровня;
• имеются признаки (проблемы), описанные в начале статьи, которые делают неудобной эксплуатацию автомобиля (невозможно запустить двигатель, не работает сигнализация, отключено автомобильное радио, кондиционер и т.д.).

Если на приборной панели загорается символ аккумулятора, это не указывает на проблему с аккумулятором – скорее всего, он полностью исправен. Это признак неисправности в бортовой электросистеме:

• или механические повреждения проводки, соединений, компонентов трансмиссии (ремень генератора, подшипники, обмотки, щетки и т.д.);
• или неисправный генератор или другие электронные компоненты.

Однако мы понимаем, что в данной ситуации аккумулятор не заряжается, т.е. разряжается, а при движении автомобиля аккумулятор полностью разрядится примерно за 4 часа. Поэтому нельзя допускать разрядки аккумулятора – в экстремальной ситуации, например, во время загородной поездки зимой, это может привести к фатальным последствиям.

При проверке изначально разряженного и внешне рабочего аккумулятора большинство водителей заряжают его и проверяют, насколько он стабилен и как долго держит напряжение. Если после зарядки аккумулятор не вызывает никаких опасений, его можно продолжать использовать, если нет – следует приобрести новый аккумулятор.

ВИДЫ ЗАРЯДКИ

Лучше всего заказать аккумулятор и зарядное устройство у специалиста интернет-магазин автомобильных аккумуляторов аккумуляторыТакой магазин предлагает цены без промежуточных наценок и долгосрочную гарантию производителя. Независимо от типа и конструкции аккумулятора (обслуживаемый, необслуживаемый, малообслуживаемый), все равно существует необходимость в регулярной частичной или принудительной полной зарядке. Для этого используются следующие типы зарядки аккумуляторов:

• автоматический;
• ручной;
• регенерация;
• буферный режим.

Эффективная проверка текущей емкости автомобильного аккумулятора возможна благодаря "разрядной вилке", которая в течение 3-5 секунд передает на клеммы нагрузку на 200% выше емкости. Кратковременное падение напряжения до 9 В или ниже свидетельствует о необходимости срочной подзарядки.

Автоматическая зарядка аккумулятора

Для этого необходимы зарядные или пуско-зарядные устройства, которые автоматически определяют ток и напряжение и, что более важно, динамически изменяют их значения в процессе восстановления емкости, чтобы избежать закипания электролита, недозаряда или, что более опасно, перезаряда. Выбор электрических рабочих параметров в зависимости от типа батареи осуществляется путем установки рабочего напряжения или отдельных режимовWET, AGM и т.д. Важно учитывать, что доступный зарядный ток должен составлять не менее 10% от емкости батареи.

Автоматическая зарядка постоянным напряжением происходит по сложному, многоступенчатому алгоритму:

• зарядный ток постепенно уменьшается по мере увеличения напряжения батареи;
• стабилизация напряжения при достижении 14,8 В;
• низкий зарядный ток (5% от емкости) продолжает поступать на клеммы еще 2 часа, чтобы приблизить заряд батареи к максимальному и сбросить эффект памяти;
• на последнем этапе действует напряжение 13,8 вольт, что позволяет производить 100% зарядку без риска перезарядки или перегрузки.

РЕЗЮМЕ

Любой тип зарядки автомобильного аккумулятора требует контроля температуры. Оптимальная температура составляет +20-25°C. Если микроклиматические условия не укладываются в этот диапазон, необходимо использовать зарядное устройство с термокомпенсацией. Для правильной зарядки аккумулятор должен быть снят с автомобиля и установлен в проветриваемом помещении.

В ситуациях, когда регенерация через циклы заряда и разряда неэффективна, можно использовать метод "обратной полярности" (плюс к минусу – минус к плюсу). Зарядный ток составляет 5% от емкости. Контрольное значение составляет 12-14 В на выводах. Затем подключите нагрузку (лампочку) для полной разрядки. Затем выполните полный правильный заряд (от плюса к плюсу – от минуса к минусу).