Водители обычно вспоминают о наличии аккумулятора в автомобиле только тогда, когда он перестаёт выполнять свои функции.
Когда аккумулятор выходит из строя, стартер не может вращать коленчатый вал двигателя при запуске, а приборная панель и фары внезапно гаснут. Доведение аккумуляторной батареи до глубокого разряда может привести к серьёзным проблемам. В этой статье мы расскажем, как устроены автомобильные аккумуляторы, какие функции они выполняют и дадим рекомендации по выбору нового аккумулятора.
Что такое АКБ
АКБ — это аккумуляторная кислотная батарея. Хотя сегодня не все автомобильные батареи относятся к этому типу, кислотные АКБ остаются самыми популярными. АКБ, батарея, аккум — всё это об одном и том же автономном источнике энергии, который питает электрические устройства вашего автомобиля, пока двигатель не запущен.
Кто придумал АКБ
С момента изобретения первого источника постоянного тока итальянским физиком Алессандро Вольтой до повсеместного использования аккумуляторов на транспорте прошло более полутора столетий. Создателем первой перезаряжаемой свинцово-кислотной АКБ, конструктивно схожей с современными автомобильными аккумуляторами, считается француз Гастон Планте. Он поместил пару свинцовых пластин в кислотно-водный раствор и проложил между ними специальную ткань. Устройство могло заряжаться через гальваническую батарею и затем отдавать ток.
Другой француз, Камиль-Альфонс Фор, усовершенствовал устройство и начал его массовое производство. Однако по-настоящему развить успех АКБ смог Генри Тюдор, получивший в 80-х годах XIX века патент на систему массового производства аккумуляторов. В начале XX века Томас Эдисон адаптировал АКБ под нужды транспорта, став прародителем автомобильных источников постоянного тока.
С развитием АКБ увеличивалась их ёмкость и уменьшались размеры, а также росло рабочее напряжение. Если до середины XX века на легковых автомобилях использовались 6-вольтовые батареи, то сегодня — 12-вольтовые, а в некоторых случаях (на гибридах с ДВС) — 24-вольтовые.
Зачем в автомобиле аккумулятор
Современный автомобиль не может функционировать без электричества: электрический ток позволяет вам запускать двигатель внутреннего сгорания (ДВС) нажатием кнопки или поворотом ключа, слушать музыку, пользоваться освещением и даже защищать машину от взлома и кражи на стоянке. Работа ДВС невозможна без напряжения в бортовой сети. Во время работы ДВС электроэнергия вырабатывается генератором, а запасается в аккумуляторной батарее (АКБ). Источник постоянного тока для электрической сети автомобиля накапливает электричество и отдаёт его по мере необходимости.
На современных автомобилях используются различные типы аккумуляторов. Место установки АКБ может варьироваться в зависимости от модели транспортного средства: батарею можно найти в подкапотном пространстве, в багажнике или даже под полом, а на грузовиках — на выносной полке снаружи автомобиля. Это массивное и тяжёлое устройство. Например, аккумулятор легкового автомобиля весит в среднем около 20 кг.
Устройство автомобильного аккумулятора
Ключевое слово в словосочетании «аккумуляторная кислотная батарея» — последнее. Оно указывает на то, что устройство состоит из нескольких отдельных ячеек, способных накапливать электричество и соединённых последовательно. Каждая банка аккумулятора — это отдельная ячейка, способная накапливать и отдавать электрический ток. В автомобильном 12-вольтовом аккумуляторе таких банок шесть. Классические аккумуляторные ячейки устроены примерно одинаково.
Каждая из отдельных ёмкостей, расположенных в общем корпусе из диэлектрика, заполнена электролитом на основе серной кислоты. В электролит погружены плюсовые и минусовые пластины в форме решётки с разделителем-диэлектриком, предотвращающим короткое замыкание. Пластины выполнены из свинца, а полости в решётках заполнены специальным активным веществом с пористой структурой.
Отрицательная пластина из губчатого свинца называется катодом, а положительная, пористая, с диоксидом свинца — анодом. Между этими пластинами постоянно происходит электрохимическая реакция.
Когда к клеммам аккумулятора, то есть к положительным и отрицательным решёткам, подключается нагрузка, на катоде происходит восстановление диоксида свинца, а свинец на аноде окисляется. Этот процесс сопровождается образованием сульфата свинца — выделением водорода из серной кислоты. Водород вступает в реакцию с кислородом из положительно заряженной пластины, плотность электролита уменьшается.
При подаче на анод и катод постоянного тока происходит зарядка отдельной ячейки и всех других ячеек, соединённых последовательно. Серная кислота восстанавливается: вновь образуются диоксид свинца и серная кислота. Процесс разрядки и зарядки постоянно чередуются, но если допустить слишком глубокий разряд, процесс разрядки может стать необратимым — аккумулятор придётся заменить на новый.
Виды и типы автомобильных аккумуляторов
Автомобильные аккумуляторы представлены различными видами и типами. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, которые важно учитывать при выборе новой аккумуляторной батареи (АКБ).
Кислотные сурьямистые
Кислотные аккумуляторы являются наиболее распространёнными автомобильными АКБ. В таких батареях анод и катод погружены в кислотный раствор. Этот тип аккумуляторов способен выдавать большой электрический ток, необходимый для запуска двигателя стартером. Однако срок службы этих аккумуляторов относительно невелик: пластины в среднем разрушаются за три-пять лет. Необходимо постоянно следить за уровнем электролита и при необходимости доливать дистиллированную воду. Изначально сурьямистые АКБ были обслуживаемыми, но со временем производители научились максимально снижать содержание сурьмы в пластинах. Появился отдельный подтип — малосурьямистые аккумуляторные батареи, которые преимущественно используются на современных автомобилях.
Кислотные малосурьямистые
Такие АКБ мало чем отличаются от классических, но за счёт уменьшения количества сурьмы удаётся замедлить процесс испарения воды. Это даёт автовладельцу преимущество: следить за уровнем электролита в этих батареях уже не нужно. Они относятся к категории мало- или вовсе необслуживаемых. К большим скачкам напряжения этот тип АКБ лоялен, но электролит с годами всё равно выкипает. Когда пластины начинают оголяться, ёмкость существенно падает. Зато эти аккумуляторы относительно дёшевы и могут без проблем эксплуатироваться на любых машинах.
Кальциевые
Главным отличием кальциевых батарей является использование кальция вместо сурьмы. Материал включается в состав электродов обоих полюсов. Обозначается этот тип батарей значками Са/Са на корпусе. Применение кальция позволяет избежать одной из главных проблем — выкипания электролита. Следить за уровнем жидкости в таких аккумуляторах не требуется — эти АКБ относятся к категории полностью необслуживаемых. Кальциевые батареи хороши, но имеют и недостатки. Они почти не кипят, но уже после пары глубоких разрядок перестают выполнять свои функции. Содержание в их составе кальция и часто серебра не лучшим образом сказывается на стоимости. Однако при исправной бортсети машины такие АКБ могут прослужить до семи и даже девяти лет.
Гибридные
Подтип гибридных АКБ, которые обозначаются символом Са+, подразумевает применение сурьмы на положительных пластинах и кальция на отрицательных. Эти аккумуляторы немного уступают по производительности кальциевым, но они лучше и надёжнее обычных малосурьямистых АКБ. Это компромиссный вариант, который подходит каждому — и по цене, и по эксплуатационным свойствам. К безусловным плюсам можно отнести большую лояльность как к сильному разряду, так и к перезаряду.
AGM
С массовым внедрением систем старт/стоп и рекуперации энергии на автомобили начали устанавливать AGM-батареи. Этот тип аккумуляторов изначально рассчитан на частые пуски мотора и постоянную смену циклов разрядки-зарядки. Технология Absorbent Glass Mat подразумевает применение специального микроволокна, пропитанного электролитом. Это позволяет добиться лучшего прохождения электронов и повышения стабильности устройства. Стоят такие АКБ очень дорого, а владельцам простых машин они в принципе не нужны.
Гелевые
В гелевых аккумуляторах вместо жидкого электролита используется густой гель. Этот тип АКБ не боится глубокого разряда и может работать долгое время даже при повреждении корпуса или экстремальных наклонах транспортного средства. Они обладают чрезвычайно низким саморазрядом и могут служить до 10 лет. Однако такие аккумуляторы подходят не всем. Они чувствительны к морозу, стоят очень дорого и требуют строгого соблюдения режимов зарядки, что возможно только на автомобилях с продвинутой электрической схемой, изначально рассчитанных на использование этого типа АКБ.
EFB-батареи
EFB-батареи, появившиеся на рынке сравнительно недавно, можно отнести к одним из самых высокотехнологичных. По устройству они похожи на аккумуляторы AGM, но стоят дешевле. Их можно приобрести по цене хорошей кальциевой батареи, хотя о реальном преимуществе в плане характеристик или срока службы говорить не приходится.
Щелочные
Иногда встречаются щелочные аккумуляторы, в которых вместо кислоты используется щёлочь на основе едкого натрия или калия. Пластины в таких аккумуляторах также изготавливаются из других материалов — никеля и кадмия или никеля и железа. Эти аккумуляторы обладают низким саморазрядом, но не могут выдавать большой ток одновременно. В большинстве случаев они используются как вспомогательные, а не пусковые батареи.
Проверка автомобильного аккумулятора
В большинстве случаев качественный автомобильный аккумулятор без особых проблем служит на машине от пяти до семи лет. Этот срок может варьироваться как в меньшую, так и в большую сторону на два–три года.
Преждевременный выход аккумулятора из строя может быть вызван глубокими разрядами АКБ, утечками в электрической проводке автомобиля и перезарядом батареи из-за поломки реле-регулятора. В последнем случае на батарею часто подаётся до 60–80 вольт, что приводит к мгновенному выкипанию электролита даже в необслуживаемых АКБ.
Симптомы выхода АКБ из строя могут различаться, но общим является потеря ёмкости аккумулятора, его быстрая разрядка и, в худшем случае, замыкание внутри одной или нескольких банок. В результате машина перестаёт подавать признаки жизни, стартер не крутится, и мотор не запускается.
Для проверки состояния АКБ необходимо выполнить следующие действия:
- Измерить напряжение мультиметром
На полностью заряженном аккумуляторе напряжение должно составлять примерно 12,6–12,9 В. После запуска двигателя показатели должны быть выше — от 13 до 14 В. - Проверить нагрузочной вилкой
Нагрузочная вилка имитирует работу стартера при запуске двигателя. Это устройство можно найти в автосервисах и магазинах, торгующих аккумуляторами. Если напряжение при использовании нагрузочной вилки падает ниже 9 В, стоит задуматься о замене аккумулятора. - Проверить уровень электролита
Если на аккумуляторе есть пробки, можно проверить уровень электролита. Нормальный уровень должен превышать высоту пластин примерно на один сантиметр или быть ниже горловины заливного отверстия на три миллиметра. Если уровень ниже, необходимо долить дистиллированную воду. Однако для необслуживаемых аккумуляторов эта рекомендация часто неприменима — доливать воду в них не рекомендуется.
Как выбрать аккумулятор
При выборе автомобильного аккумулятора, помимо его типа, стоит обратить внимание на несколько дополнительных факторов.
Ёмкость АКБ
Чем больше ёмкость аккумулятора, тем больше попыток запуска двигателя вы сможете осуществить при прочих равных условиях. Это параметр живучести аккумулятора под нагрузкой. Часто площадка под аккумулятор в легковом автомобиле позволяет установить батарею ёмкостью 60, 65 или даже 70 Ач. С любой из этих ёмкостей автомобиль заведётся. Однако при прочих равных условиях предпочтительнее выбрать батарею с наибольшей ёмкостью, особенно если вы эксплуатируете автомобиль в экстремальных морозах.
Стартерный ток
Не менее важным параметром является стартерный ток, или ток холодной прокрутки. От этой величины зависит, с какой силой стартер сможет вращать коленчатый вал двигателя. Здесь всё просто: чем больше, тем лучше.
Полярность и размеры клемм
У любого аккумулятора есть плюсовая и минусовая клеммы, от которых питаются потребители. Эти выводы могут располагаться на корпусе по-разному. На батареях с прямой полярностью плюс находится слева от лицевой стороны, а на АКБ обратной полярности на этом месте находится минус. На практике это означает, что установить «неправильную» батарею вы не сможете — нужные выводы до клемм просто не дотянутся.
Существует ещё одна классификация — по размеру клемм. На европейских аккумуляторах диаметр плюсовой и минусовой клеммы составляет 19,5 и 17,9 мм соответственно, а на азиатских — 12,7 и 11,1 мм. Этими данными нельзя пренебрегать при замене. В лучшем случае вы не сможете обеспечить надёжный контакт, а в худшем — вообще не подсоедините выводы. На европейских аккумуляторах контакты утоплены в корпус, а на азиатских — возвышаются над ним.
Дополнительные параметры
При выборе классического аккумулятора важнее всего не производитель, а дата выпуска и вес АКБ. Работает лайфхак просто: лучший аккумулятор среди равных обладает наибольшим весом. Большая масса гарантирует, что производитель не экономил на свинце, и обещает длительный срок службы. Второй параметр — дата выпуска. Аккумулятор начинает стареть с момента заливки электролита. Остановить этот процесс невозможно.
Куда сдать старую АКБ
Автомобильные аккумуляторы — сильный источник загрязнения окружающей среды. Выбрасывать их в мусор запрещено. У автолюбителя есть два пути, и оба позволяют сэкономить.
Все крупные автомагазины, торгующие аккумуляторами, принимают старые батареи на утилизацию. Стандартная скидка при покупке новой АКБ и сдаче старой составляет около 500 рублей.
Однако есть и другой путь, более правильный и выгодный. Вашу старую АКБ с радостью примут на большинстве пунктов металлоприёмки. Найти такие пункты в вашем городе поможет Интернет. Выгода, скорее всего, будет больше — сдав старый аккумулятор с легковушки, вы получите 600–800 рублей и сможете подобрать наиболее подходящую новую АКБ в любом удобном магазине или потратить деньги на другие нужды.