Выбор автомобильных аккумуляторов и аккумуляторных батарейКритерии выбора АКБ
Перед тем, как отправиться в магазин за покупкой аккумуляторной
батареи, необходимо определиться с параметрами, которым она должна
соответствовать, чтобы нормально функционировать в сочетании с другим
электрооборудованием автомобиля. Основные из этих параметров следующие:
-
электрическая (номинальная) емкость, А·ч; -
значение пускового тока (тока стартерного разряда при регламентированном напряжении на полюсных выводах в режиме пуска двигателя автомобиля), А; -
размеры корпуса АКБ; -
масса АКБ.
Разберемся с этими значениями более детально.
Для режима пуска автомобильного двигателя от АКБ требуется как
необходимый запас энергии — достаточная электрическая емкость, так и
высокая мощность при разряде. Разработчики и основные потребители АКБ
установили для различных режимов разряда нормативные величины токов и
напряжений, измеряемых на полюсных клеммах. Нормативные документы на
АКБ, как правило, регламентируют два наиболее важных режима разряда:
режим определения емкости батареи и стартерный режим при отрицательной
температуре.
Электрическая емкость
Электрическая емкость характеризует количество электричества, которое способна отдать АКБ при длительном режиме разряда
или способность аккумулятора давать определенный ток в течение
определенного времени. Например, емкость 40 ампер-час означает, что аккумулятор может давать ток в 1 ампер в течение 40 часов (или в 2 ампера в течение 20 часов и т.д.).
Электрическая емкость батареи определяется либо при 20-часовом разряде, либо в режиме резервной емкости.
Номинальная электрическая емкость — емкость 20-часового разряда АКБ.
Именно ее пока регламентируют в большинстве нормативных документов
европейских производителей, в российском ГОСТ 959-91 и указывают на
этикетке АКБ. Для определения номинальной емкости батарею непрерывно
разряжают при температуре 25°C током, равным 0,05 C20 (0,05 от величины
номинальной емкости, указанной производителем при 20-часовом режиме
разряда). Например, для АКБ емкостью 60 А·ч ток разряда составляет 3 А,
а для АКБ, емкостью 90 А·ч — 4,5 А. При определении номинальной емкости
разряд прекращается при напряжении 10,5 В на 12-вольтовой батарее.
Резервная емкость. Этот параметр, особенно почитаемый
в Америке, показывает интервал времени (в минутах), в течение которого
аккумулятор способен давать ток 25А (т.е. в течение какого времени
он сможет подменять собой вышедший из строя генератор).
Или это запас емкости аккумулятора, измеренный в минутах при разряде
током в 25 А для батарей любой емкости при температуре 27°C. Для АКБ
номинальной емкостью 55 А·ч резервная емкость может составлять 85-90
минут. Это значит, что при выходе из строя генератора, автомобиль
сможет двигаться еще примерно 1,5 часа за счет энергии АКБ.
Мощность аккумулятора
Пусковая мощность - величина максимальной выходной мощности, которую
аккумулятор может выдавать в течение 30 секунд при температуре минус
18 градусов С. Этот показатель характеризует способность аккумулятора
запускать холодный двигатель. Как известно из электротехники, мощность
характеризуется произведением разрядного тока на среднее напряжение в
цепи.
P = I · U, к — ток стартерного разряда при температуре −18°C; U —
среднее арифметическое значение разрядного напряжения, измеренного
через равные промежутки времени.
У свинцовых батарей с ростом разрядного тока при стартерном режиме
разряда (режиме разряда батареи при пуске двигателя стартером) величина
среднего напряжения заметно уменьшается. Поэтому, учитывая постоянство
пускового тока, чем большая мощность затрачивается батареей при пуске
двигателя, тем ниже будет напряжение на ее выводах, то есть, тем
медленнее двигатель будет вращаться стартером. Получается, что чем выше
мощность АКБ, тем быстрее стартер будет «крутить» двигатель, то легче
осуществить его запуск. Для сравнения мощностей батарей достаточно
сравнить их пусковой ток (больше ток — больше мощность), приведенный к
единой методике испытаний (EN, SAE, DIN, IEC, ГОСТ и др.).
Стартерный разряд (за рубежом — короткий разряд) заявленным
производителем током, проводится с определенной продолжительностью
(непрерывно или в прерывистом режиме) до напряжения 6 В. При этом, в
нормативных документах указывают промежуточные интервалы от начала
разряда (5 сек., 10 сек. или 30 сек.), в течение которых контролируют
величину напряжения АКБ в процессе разряда. Запас энергии батареи,
характеризуемый временем стартерного разряда, показывает, как долго она
сможет обеспечивать попытки запуска двигателя. Попросту говоря, чем
больше емкость АКБ, тем больше в запасе у автовладельца попыток
запустить двигатель.
Первоначально выбор АКБ производят разработчики пусковой системы
двигателя автомобиля. При этом в расчете применяют разрядные
характеристики АКБ при состоянии заряженности 75% на 3-ей попытке
стартерного разряда. Температурные условия пуска двигателя задает
разработчик автомобиля. Как правило, температура пуска карбюраторного
двигателя на товарных маслах принимается −20° С, а для дизельных
двигателей до −15°C…−17°C. Для последних при более низких температурах
предполагается применение средств облегчения пуска (аэрозоль, подогрев
топлива, масла, воздуха и т.д.). Подобные же средства облегчения в
зимних условиях могут применяться и для пуска карбюраторных двигателей
(легковых, грузовых) автомобилей. Выбранную разработчиком по разрядным
характеристикам стартерную АКБ после лабораторных и эксплуатационных
испытаний записывают в технический паспорт автомобиля. По этому
документу автовладельцы, как правило, осуществляют замену вышедшей
старой АКБ на новую.
На современных стартерных батареях указывают несколько показателей в
различных режимах их определения. Не каждый автолюбитель может понять,
в чем различие тока разряда по DIN (Германия) или ТУ (Россия) от тока
разряда по SAE (США) или EN (Стандарт Евросоюза). Внешне очевидно, что
значение тока по SAE или EN (Европейский союз) существенно больше, чем
по ТУ (ГОСТ 959-91) или DIN. При разряде этими токами на полюсных
выводах АКБ предполагают разные по величине напряжения. При температуре
электролита −18°C разряд токами по SAE и EN предполагает напряжение на
полюсных выводах АКБ 7,2 В на 30-й секунде и 7,5 В на 10-й секунде
соответственно, а при токах по DIN и ТУ (ГОСТ 959-91) напряжение при
разряде должно быть не менее 9,0 В на 30-й секунде. С учетом этих показателей выбор АКБ может быть успешным, если
иметь ввиду, что соотношение разрядного тока по SAE и EN к току по DIN
и ТУ равно 1,7 (IEN = 1,7 · IDIN). Если на конкретной АКБ указан
ток по одному из стандартов, то через этот коэффициент можно определить
значение тока разряда по другому стандарту.
Пояснение к риям выбора
Пусковой
ток новой батареи должен быть не ниже, чем у старой (заменяемой). При
этом не следует брать новую АКБ с меньшей электрической емкостью (А·ч).
Дело в том, что при некоторых режимах работы двигателя (холостой ход) и
малых дневных пробегах автомобиля, АКБ в ночное время «помогает»
генератору питать включенные потребители. При малой собственной
электрической емкости глубина разряда при этом может быть более 40-50%,
что приведет к снижению работоспособности АКБ в режиме пуска двигателя.
Повторяющиеся глубокие разряды АКБ приведут к сокращению ее ресурса.
Таким образом, выбирая АКБ, автовладелец должен учитывать величину
пускового тока, значение электрической (номинальной) емкости,
расположение полюсных выводов (полярность прямая, когда клемма «минус»
справа; полярность обратная, когда клемма «плюс» справа), габаритные
размеры (в основном по длине) и способ крепления АКБ. Паспортные
показатели АКБ являют собой ее потенциальные возможности. Однако,
выбирая АКБ, необходимо помнить, что в процессе эксплуатации ее
состояние во многом зависит от режима и условий работы автомобиля.
Можно
ли применять АКБ с большей емкостью, чем была? Справиться ли генератор
с ее зарядом? Справится, если АКБ не разряжать на автомобиле полностью,
на всю емкость. На пуск двигателя от АКБ любой емкости требуется,
примерно, одно и то же количество электричества (на 1-3 попытки пуска
по 5-10 сек.), которое не превышает 4-8% от ее номинальной емкости. Это
же количество (А·ч) генератор должен вернуть в АКБ после пуска
двигателя. Другое дело, что полный запас емкости (энергии) в этих АКБ
будет различным. Работа щеточно-коллекторного узла стартера будет более
напряженной при установке АКБ большей емкости: ускоряется износ щеток и
контактной поверхности коллектора.
Выбор
АКБ по габаритным размерам и полярности определяется отличительными
особенностями автомобиля (площадка под АКБ, длина проводов). Не всегда
можно установить АКБ с прямой полярностью на место АКБ с реверсной
(обратной) полярностью (расположение полюсных выводов) из-за
недостаточной длины проводов. Кроме того, выступающие над поверхностью
крышки АКБ полюсные выводы могут не дать закрыть крышку капота.
Типовая маркировка АКБ
На
каждой батарее в соответствии с требованиями международных стандартов
должна быть маркировка, содержащая информацию о ее напряжении,
номинальной емкости, назначении и конструктивном исполнении. На рис. 3 показана типовая маркировка, применяемая на АКБ, выпускаемых в России и Европе.
Маркировка российских АКБ, наносится в соответствии с требованиями ГОСТ 959-91. Она выполняется по следующей схеме:
«6 СТ-60 А1» (1) (2) (3) (4)
(1)
— Цифра, указывающая число последовательно соединенных аккумуляторов в
батарее (6 или 3), характеризующая её номинальное напряжение (12 или 6
В соответственно).
(2) — Буквы, характеризующие назначение батареи по функциональному признаку (СТ — стартерная).
(3) — Число, указывающее номинальную емкость батареи в ампер-часах (А·ч).
(4)
— Буквы или цифры, которые содержат дополнительную информацию об
исполнении батареи (при необходимости) и материалах, примененных для её
изготовления, например: «А» — с общей крышкой, буква «3» — залитая и
полностью заряженная (если ее нет — батарея сухозаряженная), слово
«необслуживаемая» — для батарей, соответствующих требованию ГОСТ по
расходу воды, «Э» — корпус-моноблок из эбонита, «Т» — моноблок из
термопластичной пластмассы, «М» — сепаратор типа мипласт из
поливинилхлорида, «П» — сепаратор-конверт из полиэтилена.
Например,
условное обозначение батареи «6СТ-60А1» указывает, что батарея состоит
из шести аккумуляторов, соединенных последовательно. Таким образом, ее
номинальное напряжение — 12 В. По своему назначению батарея стартерная,
ее номинальная емкость — 60 А·ч при 20-часовом режиме разряда. Батарея
изготовлена в моноблоке с общей крышкой в сухозаряженном исполнении.
После
условного обозначения батарей, предназначенных для внутреннего рынка,
указывают обозначение технических условий на батарею конкретного типа,
а батарей, предназначенных на экспорт — обозначение ГОСТ 959-91. Сплав,
из которого изготовлены токоотводы и электроды, иногда указывают в
рекламных целях. Условное обозначение батарей, применяемое большинством
европейских производителей, представляет собой пятизначный код по
немецкому стандарту DIN (например 560 19) или девятизначный код по
международному стандарту ETN (например 560 059 042).
 |
| Рис. 3 Типовая маркировка, применяемая на АКБ, выпускаемых в России и Европе |
 |
Рис
3а. Маркировка российской батареи: 1 – условное обозначение; 2 и 3 –
ток холодной прокрутки по DIN и EN; 4 – вес 5 – резервная емкость; 6 –
номинальная емкость; 7 – номинальное напряжение. |
В
структуре кодов как по DIN, так и по ETN, значение первых трех цифр
одинаково. Они показывают номинальную емкость и напряжение батареи. Для
6-вольтовых батарей первые три цифры (от 001 до 499) представляют собой
номинальную емкость в ампер-часах. Для наиболее распространенных
12-вольтовых АКБ номинальную емкость можно получить, вычитая 500 из
трехзначного числа (от 501 до 799). Таким образом, если первая цифра
обозначения равна 5, то емкость батареи от 1 до 99 А·ч, если 6 — от 100
до 199 А·ч, а если 7 — от 200 до 299 А·ч.
Например,
батареи типа 560 19 (по DIN) или 560 059 042 (по ETN) имеют емкость 60
А·ч. Последние две цифры в обозначении по DIN, также как вторая тройка
цифр в обозначении по ETN, указывают на вариант конструктивного
исполнения, характеризующий размеры и тип полюсных выводов, конструкцию
крепежных элементов, тип газоотвода, тип крышки, наличие ручек,
вибропрочность и т. п.
Число
из трех последних цифр в обозначении по ETN составляет 0,1 от величины
тока холодной прокрутки по EN. Для приведенного выше примера ток
холодной прокрутки равен:
I = 042 x 10 = 420 А.
Для сопоставительного пересчета величины тока по EN в DIN применяют коэффициент 1,7:
IEN = 1,7 · IDIN
Кроме вышеуказанных обозначений маркировка батареи должна содержать следующие данные: -
— товарный знак завода-изготовителя; -
— 60 Аh — номинальная емкость в Ампер-часах (А·ч или Ah); -
— 420 А — пусковой ток — ток холодной прокрутки при −18°C в Амперах (А); -
— 12 V — номинальное напряжение в Вольтах (В или V); -
— 0901 — дата изготовления (две цифры — месяц, две цифры — год изготовления); -
— 20 kg — масса батареи в состоянии поставки с завода; -
— «+» и «−» — знаки полярности; -
— предупреждающие знаки, например: опасно-едкое вещество, не курить, не кантовать, не давать детям и т.п.; -
— уровень залитого электролита (min, max или другие обозначения предельных уровней).
Вся маркировка, предусмотренная требованиями стандартов, наносится на корпус или крышку батареи одним из двух методов:
- шелкография, то есть нанесение краски по специальному трафарету;
- самоклеющиеся этикетки.
В
обоих случаях маркировка должна быть четкой и прочной при воздействии
на нее влаги и аэрозолей электролита и сохраняться в течение всего
срока эксплуатации батареи.
Примерное соответствие токов холодной
прокрутки по разным стандартам
|
DIN 43559, ГОСТ 959-91 |
EN 60095-1, ГОСТ 959-2002 |
SAE J537 |
|
170 |
280 |
300 |
|
220 |
330 |
350 |
|
255 |
360 |
400 |
|
255 |
420 |
450 |
|
280 |
480 |
500 |
|
310 |
520 |
550 |
|
335 |
540 |
600 |
|
365 |
600 |
650 |
|
395 |
640 |
700 |
|
420 |
680 |
750 |
Некоторые
отечественные производители обозначают еще и резервную емкость, а также
ток холодной прокрутки сразу по нескольким стандартам.
 |
N 60095-1 (European norm) требует нанесения на корпус батареи следующей информации:
- номер (условное обозначение) по ETN (European Type Number) из девяти
цифр;
- товарный знак завода-изготовителя;
- условные знаки мер безопасности при работе с батареей;
- номинальное напряжение в В;
- емкость номинальная или резервная;
- ток холодной прокрутки Ic;
- знак полярности — положительный вывод должен быть обозначен знаком «+» на крышке или на самом выводе.
Помимо этого, на батарее может наноситься другая информация — обозначения батарей, с которыми взаимозаменяема данная АКБ, и т.п.
|
|
Маркировка европейской батареи:
1 – номинальное напряжение; 2 – номинальная емкость; 3 – ток холодной
прокрутки по EN; 4 – обозначения батарей, с которыми взаимозаменяема
данная АКБ; 5 – условное обозначени; 6 – знаки мер безопасности. |
Американские
производители формируют условное обозначение в соответствии с
требованиями стандарта SAE (США). Обозначение состоит из номера
типоразмерной группы и тока холодной прокрутки при −18°C. Например,
батарея типа A24410 относится к типоразмерной группе 24 (260x173x225
мм) а ее ток холодной прокрутки по методике SAE равен 410 А при −18°C.
|
Согласно стандарту SAE J537 (Society of Automotive Engineers) на батареях американского производства наносится:
- условное обозначение батареи из пяти цифр;
- ток холодной прокрутки.
Требований
по маркировке SAE J537 не содержит, но американские производители
дополнительно наносят следующую информацию: номинальное напряжение;
знаки полярности «+» и «-», резервная емкость (не всегда), товарный
знак производителя, условные знаки мер безопасности при работе
с батареей и т. п.
|
В
структуре кодов как по DIN, так и по ETN, значение первых трех цифр
одинаково. Они показывают номинальную емкость и напряжение батареи. Для
6-вольтовых батарей первые три цифры (от 001 до 499) представляют собой
номинальную емкость в ампер-часах. Для наиболее распространенных
12-вольтовых АКБ номинальную емкость можно получить, вычитая 500 из
трехзначного числа (от 501 до 799). Таким образом, если первая цифра
обозначения равна 5, то емкость батареи от 1 до 99 А·ч, если 6 — от 100
до 199 А·ч, а если 7 — от 200 до 299 А·ч.
Например,
батареи типа 560 19 (по DIN) или 560 059 042 (по ETN) имеют емкость 60
А·ч. Последние две цифры в обозначении по DIN, также как вторая тройка
цифр в обозначении по ETN, указывают на вариант конструктивного
исполнения, характеризующий размеры и тип полюсных выводов, конструкцию
крепежных элементов, тип газоотвода, тип крышки, наличие ручек,
вибропрочность и т. п.
Число
из трех последних цифр в обозначении по ETN составляет 0,1 от величины
тока холодной прокрутки по EN. Для приведенного выше примера ток
холодной прокрутки равен:
I = 042 x 10 = 420 А.
Для сопоставительного пересчета величины тока по EN в DIN применяют коэффициент 1,7:
IEN = 1,7 · IDIN
Кроме вышеуказанных обозначений маркировка батареи должна содержать следующие данные: -
— товарный знак завода-изготовителя; -
— 60 Аh — номинальная емкость в Ампер-часах (А·ч или Ah); -
— 420 А — пусковой ток — ток холодной прокрутки при −18°C в Амперах (А); -
— 12 V — номинальное напряжение в Вольтах (В или V); -
— 0901 — дата изготовления (две цифры — месяц, две цифры — год изготовления); -
— 20 kg — масса батареи в состоянии поставки с завода; -
— «+» и «−» — знаки полярности; -
— предупреждающие знаки, например: опасно-едкое вещество, не курить, не кантовать, не давать детям и т.п.; -
— уровень залитого электролита (min, max или другие обозначения предельных уровней).
Вся маркировка, предусмотренная требованиями стандартов, наносится на корпус или крышку батареи одним из двух методов:
- шелкография, то есть нанесение краски по специальному трафарету;
- самоклеющиеся этикетки.
В
обоих случаях маркировка должна быть четкой и прочной при воздействии
на нее влаги и аэрозолей электролита и сохраняться в течение всего
срока эксплуатации батареи.
Залитая или сухозаряженная АКБ?
При
покупке залитых аккумуляторных батарей положительным является то, что
такая батарея продается в состоянии, пригодном к немедленному
использованию. Покупателю не требуется покупать электролит и заливать
его в батарею. Надо учесть, что изготовитель при заливке аккумуляторных
батарей использует электролит высшего сорта, содержащий минимально
допустимые количества примесей, в то время как качество продаваемого
электролита нередко бывает весьма сомнительно.
Кроме
того, качество залитой и заряженной батареи при ее покупке можно и
нужно тщательно проверить, а качество сухозаряженной батареи можно
будет определить только после приведения ее в действие по приложенной
инструкции.
Единственное
преимущество сухозаряженных аккумуляторных батарей — возможность
длительного хранения (3-5 лет) без изменения их основных свойств, кроме
потери сухозаряженности после первого года хранения.
Сухозаряженная
аккумуляторная батарея не готова к немедленному применению. Она требует
заливки электролита и пропитки (от 0,3 до 1 часа), с последующим
зарядом (можно на автомобиле) до выравнивания плотности электролита по
всем ячейкам со значением плотности залитого электролита. После
хранения более одного года время заряда после заливки и пропитки
электролита составит не 3-4 часа, как в первый год хранения, а вырастет
до 6-10 часов.
При покупке необходимо внимательно осмотреть целостность корпуса АКБ, наличие этикеток с обозначениями и показателями.
Обслуживаемая или необслуживаемая АКБ?
В
настоящее время созданы и выпускаются несколько исполнений стартерных
аккумуляторных батарей, которые можно характеризовать термином
необслуживаемые (об их особенностях рассказано в предыдущем разделе).
За
последние 20-25 лет АКБ стали легче, мощнее в режиме пуска двигателя,
значительно увеличено время полного снижения уровня резервного объема
электролита над блоками пластин при нормальной эксплуатации. В
результате появились конструкции АКБ, исключающие возможность доливки
дистиллированной воды для поддержания уровня электролита над пластинами
в ячейках. Однако, во всех типах стартерных свинцово-кислотных АКБ
основные электрохимические реакции при заряде, разряде и бездействии
сохранились. Хотя интенсивность разложения воды из электролита в газ
при зарядно-разрядных процессах в АКБ значительно уменьшилась,
интенсивность снижения в эксплуатации уровня электролита над пластинами
как зависела, так и зависит от режима работы (суточного пробега)
автомобиля и технических показателей его зарядной системы.
Следовательно, с первого дня работы плотность электролита в АКБ может
повышаться от первоначального значения с интенсивностью, значительно
зависящей от условий работы. Стационарный заряд аккумуляторной батареи
приводит к более быстрому снижению уровня электролита. У АКБ без
доливочных отверстий не указаны ограничительные режимы подзаряда самими
владельцами. Поэтому своевременная доливка дистиллированной воды в батарею с
пробками позволяет снизить негативное влияние высокой плотности
электролита на ее последующий ресурс.
Отсутствие
возможности доливать дистиллированную воду для поддержания уровня
резервного электролита объективно сокращает возможный ресурс
аккумуляторной батареи в широком диапазоне изменения эксплуатационных
факторов. Только АКБ, которая работает при минимальном воздействии
негативных факторов, может достигать расчетных значений по
продолжительности ресурса. Определенное количество батарей (без пробок
для доливки) в эксплуатации после устранения дефекта в
электрооборудовании оказывается непригодным к дальнейшей работе из-за
низкого уровня и высокой концентрации электролита. По этой причине
резко снижается отдача энергии. В более выгодных условиях после
устранения дефекта в электрооборудовании оказываются АКБ, имеющие
отверстия с пробками для доливки дистиллированной воды. В случае отказа
аккумуляторной батареи в работе, измерение плотности электролита по
ячейкам позволяет быстро и с высокой объективностью установить его
причину: дефект в какой-либо ячейке, глубокий разряд или обрыв цепи
внутри АКБ. Низкая плотность электролита в одной из ячеек указывает на
наличие дефекта в ней (короткое замыкание между пластинами в блоке).
Одинаково низкая плотность электролита во всех ячейках связана с
глубоким разрядом всей батареи. При обрыве цепи разряда внутри АКБ
плотность электролита по ячейкам, практически, одинаковая. Доступность замера плотности электролита в ячейках
аккумуляторной батареи позволяет получить объем информации о ее
состоянии простейшим способом.
Реальный и регламентируемый срок службы АКБ
Реальный срок службы
В
отличие от гарантийного срока реальный (фактический) срок службы
стартерной батареи полностью зависит как от её качества, так и от
условий работы автомобиля, качества техобслуживания батареи и
технических показателей изделий электрооборудования.
Условия
работы на автомобиле могут существенно различаться. Например, бывает
летняя или круглогодичная его эксплуатация. Среднегодовой пробег
колеблется от 6-10 тыс. до 80-120 тыс. километров. При этом могут резко
различаться показатели работы электрооборудования, в особенности
генератора и регулятора напряжения. Большое значение имеет и режим
работы различных потребителей энергии, а также наличие дополнительного
(нештатного) электрооборудования. Все это приводит к тому, что
фактический срок службы стартерных батарей имеет значительный разброс
по величине.
Наиболее
короткий срок «жизни» у АКБ классического исполнения, установленных на
автомобилях, работающих в режиме «такси». Интенсивный режим
эксплуатации таких машин создает ускоренный, пропорциональный пробегу
износ электродов батареи, который по времени может составлять лишь
около 1,5 календарных лет. У автомобилей (как личных, так и служебных)
с усредненным режимом эксплуатации (при пробеге 15-20 тыс. км в год)
срок работоспособности АКБ может доходить до 4-х лет, но лишь при
условии неукоснительного соблюдения требований по их техническому
контролю и обслуживанию. На практике имели место случаи, когда
отдельные батареи на легковых автомобилях успешно работали 6-8 лет.
Выход
|
