Читая множество тем и сообщений о аккумуляторах на форумах Volvo заметил, что многие пользователи даже чисто теоретически не понимают протекающих процессов и текущих технологий, происходящих в АКБ своего авто, и, как следствие можно наблюдать огромное количество ошибок в эксплуатации, что приводит к быстрому выходу из строя аккумулятора. Так же, очень много заблуждений и устаревших дедово-гаражных баек, передающихся из уст в уста по наследству вместе с гаражом.
В связи с этим, решил, используя свои ранее выложенные материалы и множество новых доступных в сети информаций, буквально "на пальцах" максимально доступно и кратко расписать основные моменты и нюансы.
Разработчики Volvo уже позаботились о пользователях своих авто и в VIDA изложили об аккумуляторах Volvo достаточно простым языком много основной и правильной информации. Но, как правило, большинство владельцев автомобилей Volvo информацию в VIDA не читают (вероятно, в ввиду ограниченной доступности) да и у сервисменов мало времени на ненужное чтение — одним проще купить новый АКБ, а другим — проще и привычнее предложить заменить его если что-то не так. Поэтому, всё это из VIDA я свёл воедино в один документ под названием "Устройство и функционирование АКБ", а так же дополнил из инструкции по эксплуатации автомобиля дополнительной информацией — скачивайте, читайте и пользуйтесь: файл в формате .docx или .pdf.
А сейчас непосредственно сама Азбука пользователя современного автомобильного аккумулятора — кратко и доступно для понимания.
Согласно руководству по эксплуатации, в моём Volvo установлен аккумулятор стандартного типа на 12V, в автомобилях с функцией Start/Stop устанавливают аккумулятор типа EFB (с механической коробкой передач) и AGM (в автомобиле с автоматической коробкой передач). Все эти аккумуляторы выполнены по технологии с легированием кальцием. Обычные "староверные" малосурьмянистые (Sb/Sb) АКБ уже не выпускаются достаточно давно. Естественно, всё это сделано для удобства нас с вами (с точки зрения производителя, естественно). Более подробно об этом я писал здесь. Что бы вам не утруждаться и не переходить по ссылкам — очень кратенько напрягу ликбезом по АКБ с легированными кальцием свинцовыми пластинами ("кальциевые" АКБ) непосредственно здесь. Плюсов у кальциевой технологии много и они весьма существенны.
Некоторые из них:
— Свинцовые пластины становятся крепкими, и батарея приобретает очень важное свойство – виброустойчивость.
— Кальций уменьшает процесс "выкипания" воды из электролита. У многих кальциевых моделей АКБ вообще не предусмотрены отверстия для долива воды.
— Кальций в свинце защищает батарею от перезаряда. Кальциевые батареи выдерживают повышенные напряжения бортовой сети до 14,8V.
— Легированные кальцием свинцовые пластины хорошо защищены от коррозии.
— Кальциевая технология позволяет пластины делать более тонкими, благодаря чему количество их увеличивается.
— Стоимость кальциевых батарей ниже, чем гибридных, AGM, гелиевых.
— Расчетный срок службы до 5 лет.
— Низкий саморазряд.
Кальциевые АКБ очень хорошо переносят перезаряд при дальних путешествиях, но глубокие разряды — противопоказаны: для них важно быть постоянно заряженными. Разряжать Сa/Сa ниже границы чем 70% заряда не рекомендуется. Кальциевые батареи, пережившие хотя бы 1 полный разряд (полным разрядом можно считать напряжение на клеммах ниже 10,8V), теряют до 50% своей емкости! Особенно хорошо такие кальциевые АКБ подходят тем, кто ездит много на большие расстояния, кому нужны виброустойчивые аккумуляторы, хорошо переносящие постоянные перезаряды (ввиду длительности поездки).
Для тех, кто ездит редко, либо на короткие расстояния, либо в режимах где аккумулятор сильно разряжается (например, система старт-стоп, частые старты двигателя) — такой тип аккумуляторов противопоказан.
Основные нюансы, о которых нужно знать более подробно:
1. Сульфатация и другие химические процессы.
Как правило, у многих кальциевых АКБ не предусмотрены отверстия для долива воды. Кроме того, каждый блок пластин внутри АКБ очень плотно упакован (т.е. как раньше пластины просто так свободно не болтаются, а проложены сепараторами или конвертами из специальных матов). Это сделано для виброустойчивости. По такой технологии выполнены и EFB и AGM аккумуляторы — разница среди них помимо прочего в плотности матов и толщине электродов (см. стр. 2-5 "Устройство и функционирование АКБ").
Ввиду происходящих химических процессов в АКБ во время разрядки свинец в отрицательной пластине превращается в сульфат свинца, диоксид свинца в положительной пластине также превращается в сульфат свинца. Опустив массу химических процессов, в конце мы получаем процесс сульфатации — на поверхности пластин образуется серо-белый налёт.
Опытным путём установлено, что поверхностный слой активной массы положительных электродов формируется в результате протекания токообразующей электрохимической реакции при разряде аккумулятора. Причем этот слой не имеет прочной связи с поверхностью электрода и легко удаляется с поверхности при промывке электрода даже методом "полоскания" в дистиллированной воде или электролите. Сульфатация возникает всегда и во всех АКБ — это побочный эффект химического процесса в АКБ, она "делает нам плохо", т.к. изолирует пластины от электролита, т.е. изолирует от участия в химическом процессе (что плохо), а так же сульфатация очень плохо растворяется в последствии (что ещё хуже). Поэтому, сильно разряженный и длительное время АКБ — это практически смертельно-плохо для АКБ: он обильно "зарастает" сульфатами как штукатуркой, теряет ёмкость, плохо воспринимает заряд, что в конечном итоге вынуждает вас покупать новый АКБ. Как это всегда в обычной жизни (и жизни аккумулятора также) бывает — бороться с "запущенной болезнью" в виде сульфатации — либо почти бесполезно, либо очень трудозатратно, намного проще (и в конечном итоге — дешевле) — с первых дней жизни АКБ стараться поддерживать здоровый образ его жизни, т.е. периодически подзаряжать и не допускать глубоких разрядов. Как я чуть выше уже писал, кальциевые АКБ, пережившие хотя бы 1 полный разряд (ниже 10,8V), навсегда и безвозвратно в зависимости от своего текущего состояния теряют до 50% своей емкости. Кроме того, при падении напряжения ниже 10,2V (и плотности электролита 1,17 г/см3) происходит быстрое и необратимое сульфатирование (которое изолирует пластины от электролита) — восстанавливать АКБ после такого почти бессмысленно, проще купить новый.
Почему при поездках на короткие расстояния Volvo в своих инструкциях рекомендует отключать дополнительный обогреватель, работающий на топливе? Почему Volvo предупреждает, что многократное использование обогревателя в сочетании с поездками на короткие расстояния приводит к разрядке аккумулятора и последующим проблемам при запуске? Почему после использования отопителя нужно вести автомобиль столько же времени, сколько времени использовался отопитель? А всё из-за сильной недозаряженности АКБ, и, как следствие — сульфатации. Поэтому всегда энергозатратные функции используйте с умом.
Но мы немного отвлеклись, возвращаемся к процессу разрядки. Во время процесса разрядки расходуется серная кислота и образуется вода. Чем больше воды, тем ниже плотность электролита, чем больше кислоты — тем выше плотность. Но здесь важно соблюдать некий баланс, по плотности это диапазон примерно от 1,17 до 1,28 г/см3. Низкая плотность — сильная разряженность АКБ, много воды, сульфатация, быстрое замерзание электролита в зимнее время; высокая плотность — коррозия (и разрушение) электродов кислотой, необходимость долива воды. Обе крайности — губительны для АКБ.
Согласно исследованиям, основная масса всех АКБ выходят из строя из-за сульфатации. Из-за низкой электропроводимости сульфаты почти бесполезно растворять, но их можно "смыть" с поверхности пластин пузырьками газа, образующегося при "кипячении" электролита в процессе зарядки и то, только если в разряженном состоянии АКБ находится не слишком долго.
Цитирую VAG-овское Пособие по программе самообразования 234: Автомобильные аккумуляторные батареи:
"У глубоко разряженных батарей происходит сульфатация электродов, т.е. образование на них твердого слоя. Если произвести заряд батареи непосредственно после глубокого ее разряда, последствия сульфатации можно устранить. Если же батарею в таком случае не заряжать, сульфатация электродов будет развиваться дальше. При этом снижаются емкость и мощность батареи при отдаче тока."
Иными словами, если сильно разрядили аккумулятор — потрудитесь его как можно быстрее зарядить, иначе произойдут необратимые последствия (для АКБ) и, как итог, потеря в будущем денежных знаков (для вашего кошелька).
2. Зарядка АКБ.
Заряжать кальциевый АКБ нужно не выше 14,4V и зарядным током не более 10% от номинальной ёмкости АКБ (справедливо при +15 — +25С внешней температуры). Официальная сервисная инструкция VIDA от Volvo (см. стр. 6, 15 "Устройство и функционирование АКБ"), ГОСТ Р53165-2008, инструкции Varta по безопасной зарядке аккумулятора, инструкции аккумуляторов "Powerman", АКБ Marathon, Sprinter и другие источники гласят о том же (цитирую, например, Volvo): "Никогда не заряжайте при напряжении выше 14,5 Вольт". Поправка: для АGM АКБ это напряжение должно составлять не выше 14,8V.
Кстати, знаете какое максимальное напряжение зарядки у оригинального встраиваемого ЗУ Volvo? 14,5V / 7А. Им можно только в тепле заряжать.
Однако, многие производители АКБ и отечественных зарядных устройств упорно продолжают рекомендовать в своих инструкциях заряжать АКБ напряжением не менее 16V. В конце такого процесса заряда происходит только электролиз воды, чему свидетельство выделения пузырьков газа ("кипение") (выделение водорода и кислорода). Да, сильно "заросший" сульфатацией АКБ без "кипячения" зарядить очень сложно и советы заряжать АКБ с "кипячением" напряжениями выше 15V направлены на смывание/стряхивание пузырьками выделяющегося газа сульфатации с пластин. Это хардкор. Да, таким жёстким способом вы "смоете" с пластин часть корки из сульфатов, выкипятите (испарите) воду и своей цели полной зарядки за кратчайший срок — достигните: чем меньше воды, тем выше плотность электролита, а плохорастворимые сульфаты частично сбиты с поверхности пластин и смыты в конверты или на дно корпуса АКБ. Но какие последствия такого хардкора? Вместе с "кипячением" 16V вы как бонус получите:
— сокращение реальной ёмкости АКБ;
— пластины свинца разрушаются, приобретая губчатую структуру, соли свинца выводятся из химической реакции — всё это значительно сокращает срок службы АКБ;
— коррозия: при "кипячении" оставшийся от разложения воды водород уйдёт из АКБ, а кислород будет разъедать электроды.
— пузырьки газа, выделяемые при "кипячении" разрушают намазки пластин, перемешивают всё внутри корпуса АКБ и потом всё это оседает на дне или в конвертах — это вполне может вызвать внутреннее замыкание;
— потерю, снижение уровня электролита даже в необслуживаемом АКБ.
Некоторые производители уже исправляются и жёстко ограничивают верхний предел в своих зарядных устройствах — например, скрин из инструкции ЗУ Кулон:
Что в итоге? Да, "кипячением" вы полностью зарядите свой сильно сульфатированный АКБ, но срок службы такого АКБ будет значительно сокращен. Бережной (безопасной) зарядкой 14,4V сильно сульфатированный АКБ вы не сможете быстро и полностью зарядить (макс. примерно до 80%) и сульфатация так и останется на пластинах — в итоге у вас будет постоянно недозаряженный АКБ. Палка о двух концах. В такой ситуации "запущенного" АКБ сами думайте что важнее и что из двух зол — меньшее. Поэтому, беречь АКБ нужно с самого начала эксплуатации и с самого начала нужно правильно обслуживать свой АКБ.
Советы:
1. Нельзя допускать глубоких разрядов кальциевых АКБ (ниже 10,8V).
2. Нельзя заряжать кальциевый АКБ напряжением выше 14,5V (AGM — 14,8V) (т.е. нельзя "кипятить").
3. Нельзя допускать сильную сульфатацию (длительное время держать АКБ в разряженном состоянии).
Берегите и регулярно обслуживайте свой АКБ с момента покупки. Тогда АКБ прослужит долго, т.к. его не нужно будет "кипятить", сбивая сульфатацию и регламентированными напряжениями 14,5/14,8V он будет заряжаться на все сто.
К слову, если АКБ пока ещё не совсем конкретно запущен и ещё не полностью засульфатирован, то заряжая АКБ малым током длительное время можно довести степень заряженности (SOC) до 100% при сохранении полного физического здравия АКБ и долгих лет жизни.
3. Температурная компенсация.
Это важная часть процесса зарядки АКБ. Автомобиль своими штатными средствами всегда производит зарядку АКБ с учётом температуры. Заряжая АКБ зарядным устройством без снятия АКБ из автомобиля при текущей температуре окружающей среды — необходимо так же делать поправки. Либо приобрести нормальное зарядное устройство, которое имеет датчик температуры, например CTEK MXS 10. Температурная поправка не нужна при +15 — +25С.
Что ещё? Не рекомендую зимой заряжать АКБ с температурной компенсацией без снятия клемм с аккумулятора — напряжение, выдаваемое зарядным устройством в бортовую сеть автомобиля, может быть выше 16V, что может повредить электронику. Бортовая электроника автомобиля рассчитана под штатное напряжение бортовой сети — как правило это не выше 16V. Вот пример: при минус 12C за бортом компенсация по напряжению будет плюс 1,18V, т.е. к стандартным 14,5 прибавим 1,18 и получим порядка 15,7V. Как такое напряжение может отразиться на чувствительной электронике вашего автомобиля и хотите ли вы рискнуть? Да и вообще, не рекомендую зимой заряжать АКБ предварительно не отогрев его до комнатной температуры — химические процессы в холодных жидкостях всегда идут медленнее.
4. Датчик тока.
А это очень интересная тема. Как только датчик, располагающийся на минусовой клемме, не называют производители, а уж владельцы — вообще кто во что горазд. Сейчас подобный датчик цепляют практически на все современные автомобили, а цели и задачи у такого датчика во всех случаях и у всех производителей одинаковые — оптимизация заряда АКБ, так называемая "смарт-зарядка". Физически датчик аккумуляторной батареи (назовём далее по тексту его кратко — датчик тока) представляет собой элемент для контроля состояния аккумуляторной батареи (точнее — для сбора и передачи информации), при этом он измеряет и передаёт по шине LIN в систему управления двигателем информацию о напряжении на клеммах, зарядном и разрядном токе, температуре АКБ на клемме. На основе показаний датчика система управления рассчитывает заряд аккумуляторной батареи (SOC = State of Charge), внутреннее сопротивление и оптимизирует (адаптирует) заряд АКБ посредством адаптации работы генератора.
Меня совсем не удивляет, что эти датчики не просто похожи, а по сути — одинаковы у Mazda CX-5 и у Volvo XC60:
Подключение отрицательной клеммы АКБ необходимо выполнить до подключения провода датчика тока. Если провод датчика тока будет подключен раньше клеммы, то блок управления двигателем может ошибочно определить, что от датчика тока поступает сигнал, и сохранить некорректные параметры состояния АКБ.
Правильная последовательность подключения АКБ при наличии датчика тока:
1. Подключить положительную клемму (колодку).
2. Подключить отрицательную клемму (колодку с датчиком тока) (с предварительно отключенными 2-я тонкими проводами от разъёма) к отрицательному выводу АКБ.
3. Подключить разъём с 2-я тонкими проводами к колодке датчика тока.
Более подробно отключение/подключение самого датчика тока: нажимаем на разъёме защёлку (зелёная стрелка) и вытаскиваем разъём в направлении желтой стрелки:
Старайтесь правильно отключать/подключать АКБ к клеммам.
