Почему даже современные автомобильные аккумуляторы испытывают повышенные нагрузки в летнюю жару и требуют пристального внимания?
В интернете до сих пор бытуют рекомендации, как надо отслеживать уровень дистиллированной воды в обслуживаемых аккумуляторах в жаркое время года и своевременно ее доливать. Молодые автовладельцы даже не понимают смысла таких советов, а бывалые посмеиваются, хотя в курсе, о чем речь. Многие из них в последний раз видели обслуживаемый аккумулятор на ВАЗовской «классике» или на «Москвиче» 2141 в 1980-90-е годы. Действительно, современные АКБ ушли далеко вперед в плане технологий, но это не значит, что у них нет своих «болячек».
Как работает аккумулятор? И в чем различия разных типов АКБ?
Стартерная АКБ – это фактически химический реактор из положительных и отрицательных пластин, погруженных в электролит (водный раствор серной кислоты). Каждая пластина представляет собой каркас из свинцовой решетки, который несет механическую нагрузку и служит токоприемником. На эту решетку нанесена активная паста – смесь оксидов свинца, которая вступает в реакцию с электролитом. Долговечность и способность пластин противостоять деградации во многом зависят от материала и метода изготовления решетки.
Исторически автомобильные АКБ имели возможность долива дистилированной воды через специальные отверстия взамен жидкости, которая испарилась в ходе эксплуатации – это тип аккумуляторов SLI (от англ. Starting, Lighting, Ignition). В современных автомобилях практически полностью отказались от классических обслуживаемых аккумуляторов в пользу герметичных батарей, не требующих проверки уровня и доливки жидкости. Это было продиктовано необходимостью повысить надежность и срок службы аккумуляторов и адаптировать их под возросшее энергопотребление бортовой электроники.
Отказ от необходимости доливать воду стал возможен благодаря технологическим решениям:
- Замена сурьмы на кальций в свинцовых пластинах (технология Ca/Ca) снизила склонность электролита к закипанию и газообразованию при зарядке.
- Внедрение герметичных корпусов с внутренней лабиринтной крышкой заставляет испаряющуюся воду конденсироваться и стекать обратно.
- Появление систем «старт-стоп» и мощных потребителей энергии потребовало создания батарей классов AGM и EFB, в которых электролит абсорбирован в стекловолокне, что исключает необходимость его обслуживания.
AGM (от англ. Absorbent Glass Mat) – свинцово-кислотная батарея, в которой электролит впитан в стекловолоконные маты – стекломаты.
EFB (от англ. Enhanced Flooded Battery) – свинцово-кислотная батарея с жидким электролитом, в которой пластины свинца утолщены, завернуты в микроволокно и защищены специальной пленкой для использования в авто с системой «старт-стоп» и большим количеством электроники.
Сравнение типов автомобильных батарей
Чтобы наглядно оценить разницу между устаревшими и современными источниками питания, в таблице представлены их ключевые конструктивные отличия.
Новые технологии – не панацея от жары
Увы, даже актуальные модели автомобильных аккумуляторов (AGM, EFB, EFB+, AGM с TPPL) тоже имеют свою специфику работы в теплое время года. Так или иначе сильная жара все же оказывает на них негативное многофакторное влияние. Причем это актуально даже для AGM и EFB. Другое дело, что набор стрессовых факторов в таких АКБ отличается от «классики»: герметичная конструкция меняет картину потенциальной деградации аккумулятора.
Согласно правилу (уравнению) Аррениуса, скорость электрохимических и коррозионных реакций удваивается примерно на каждые 10°C роста температуры. Применительно к свинцово-кислотной АКБ это дает хорошо задокументированные последствия.
При повышении температуры окружающего воздуха на 10°C выше оптимального уровня в +25°C ресурс батареи сокращается наполовину, а цикловой ресурс падает примерно на 20%. На практике это выражается в том, что, например, на широте таких городов, как Краснодар, Ростов-на-Дону или Астрахань. АКБ служат вдвое меньше, чем на широте Москвы или Санкт-Петербурга.
Характерно, что деградация батареи протекает нелинейно: она практически незаметна первые 2-3 года эксплуатации, но затем АКБ может «умереть» буквально за пару недель. Главный спойлер: «внезапный» отказ аккумулятора в зимний мороз – обычно следствие медленной, но неизбежной деградации из-за некорректной эксплуатации в жаркое время года.
Увы, не избегают актуальные типы свинцово-кислотных АКБ и такого явления, как коррозия положительной решетки, выполненной из сплава по формуле Pb-Ca-Sn. Речь идет про усовершенствованный свинцово-кальциево-оловянный сплав, из которого выполняются токоотводы (пластины): добавление кальция упрочняет свинец, а олово предотвращает его коррозию и улучшает проводимость.
Тем не менее, даже такой сплав легко окисляется с образованием на его поверхности рыхлого слоя сульфата свинца (PbSO₄), ухудшающего контакт между решеткой и активной массой. Вследствие коррозии решетка удлиняется, что в EFB/AGM с тонкими пластинами приводит к потере механического контакта активной массы. Сульфат свинца выглядит как белый налет и имеет еще одно, более прозаичное название – свинцовый купорос. Вдобавок к вреду для батареи, общеизвестно, что он, мягко говоря, не полезен и для здоровья человека, так как является токсичным соединением.
Счастливым исключением из этого правила являются батареи типа TPPL AGM (от англ. Thin Plate Pure Lead). Это премиальный вариант AGMс тонкими пластинами из чистого свинца и отсутствием постоянной гальванической коррозии решетки. Проектный ресурс таких батарей достигает 10-12 лет, а устойчивость к повышенным температурам – до +80°C.
Но есть один нюанс – высокая цена. Если AGM стоят дороже традиционных «жидких» аккумуляторов примерно в 3 раза, то стоимость TPPL AGM надо умножать еще в 2 раза. Поэтому приобретение таких АКБ оправдано лишь в редких случаях: для автоспорта, тяжелой коммерческой и специальной техники, а также экспедиционных внедорожников. То есть там, где критически важна виброустойчивость и максимальная энергоотдача при жестких режимах эксплуатации.
Как ни странно звучит, но классические и почти вышедшие из использование обслуживаемые аккумуляторы имели и свои преимущества перед более современными «собратьями». И это не только более низкая цена, а как раз возможность их «доливать». Несмотря герметичность AGM, при температурах выше +30…+35°C часть воды все равно теряется через предохранительный клапан, что может приводить к сухости стекломата (восполнить недостаток жидкости в силу конструкции такого АКБ невозможно).
Если стекломат частично высыхает, это вызывает падение показателя CCA (от англ. Cold Cranking Amps – ток холодной прокрутки, или пусковой ток). Это ток, который АКБ способна выдать при -18°C в течение 30 секунд с падением напряжения не ниже 7,2 В, что критично для запуска двигателя зимой. В итоге уже зимой на морозе аккумулятор может просто «сдохнуть». Неожиданный эффект от летней жары, правда? Для EFB водопотеря тоже актуальна, но менее критична, так как батарея вентилируемая и есть запас электролита.
Другая опасность именно для AGM в жару – это так называемый тепловой разгон при перезаряде. Если при высокой температуре окружающей среды штатный регулятор подает фиксированные 14,4-14,8 В без температурной компенсации, батарея получает перезаряд. Это ведет последовательно: к нагреву, еще большему приему тока и дальнейшему нагреву.
Результат известен многим автолюбителям: вздутие корпуса и кипячение, в крайних случаях возможны деформация и даже взрыв батареи из-за накопления водорода. К счастью, в реальности такое почти невозможно: современные «умные» сенсоры IBS (от англ. Intellectual Battery Sensor) учитывают температуру АКБ и соответственно корректируют напряжение в сторону уменьшения.
Еще одно проявление правила Аррениуса – при температуре +35…+40°C скорость саморазряда AGM удваивается-утраивается в сравнении с нормой в 1-3% в месяц. Опять же современные технологии также увеличивают разряд батареи. Автомобиль, стоящий под палящим солнцем, скажем, на дачном участке или на парковке в аэропорту, пока хозяин находится в отпуске или командировке, усиленно потребляет электроэнергию (так называемый паразитный ток).
За пару недель в таких условиях телематическая система, сигнализация и мультимедиа в режиме ожидания способны снизить уровень зарядки – SoC (от англ. State of Charge) наполовину. А если температура воздуха будет достаточно высокой, сульфатация «мягкого» PbSO₄ может перейти в кристаллическую фазу значительно быстрее, и тогда батарея не восстановится даже обычной зарядкой.
Важно! Не следует недооценивать энергопотребление в современных авто в ходе летней эксплуатации. Например, система кондиционирования не работает от АКБ, но это не значит, что ее функционирование не несет дополнительной нагрузки на батарею. Дело в том, что практически на всех актуальных автомобилях при включении кондиционера автоматически запускается вентилятор охлаждения. Это заложено в программе ЭБУ (Электронного бортового устройства) с целью улучшения продувки воздухом радиатора кондиционера и повышения его эффективности.
Особенно критично длительное стояние в пробке на жаре. При включенном кондиционере смарт-генератор едва покрывает потребление, особенно в системах «старт-стоп», где двигатель регулярно глушится, и батарея не успевает восстанавливать уровень зарядки. К счастью, в реальности такое возможно разве что при действительно сильной жаре выше +35°C.
Главный фактор риска. Летом в городских условиях температура в подкапотном пространстве легко может достигать уровня +40…+90°C. Во-первых, крупные мегаполисы отличаются эффектом «теплового острова», когда изобилие бетона и асфальта и стояние в пробках провоцирует повышение температуры на 10-15°C.
Во-вторых, «виноваты» опять же современные технологии: двигатели с турбонаддувом, плотная компоновка моторного отсека, тепловые экраны, длинные циклы вентиляторов после остановки двигателя (вентиляторы работают, двигатель остыл, а батарея «варится» в нагретом отсеке еще 15-30 минут без обдува). Именно поэтому такие автопроизводители, как BMW, Mercedes, Audi, Volvo, выносят АКБ в багажник, под пассажирское сиденье или в нишу заднего крыла, где температура на 15-25°C ниже.
В полноценных гибридах (Toyota HSD, Honda eHEV) 12-вольтовая АКБ часто маленькая, и ее нагрузка летом выше за счет длительной работы кондиционера на холостом ходу при заглушенном ДВС от тяговой батареи.
Практические рекомендации для «спасения» АКБ в жару
«Кто виноват?» – понятно. Что делать? Ниже представлен краткий чек-лист действий, которые позволят продлить срок «жизни» АКБ.
1. Превентивная диагностика аккумулятора и генератора весной (апрель-май) – для авто старше 2,5 лет.
2. Температурная компенсация зарядного напряжения – для AGM.
3. Регулярная подзарядка АКБ.
4. Охлаждение аккумулятора в тени перед зарядкой после поездки по жаре.
5. Парковка в тени или капотом от солнца – для большинства типов авто и аккумуляторов (кроме AGM TPPL, для которых это не столь важно).
6. Термоизоляционный кожух АКБ (у многих автобрендов есть заводской белый термочехол) – для большинства аккумуляторов разных типов.
7. Гигиена клемм. Очищенные от окислов, обработанные защитной смазкой и плотно затянутые клеммы снижают переходное сопротивление, позволяя аккумулятору эффективнее принимать заряд.
8. Измерение напряжения на клеммах (норма: 12,5-12,8 В).
9. Снятие минусовой клеммы при длительной стоянке, чтобы исключить глубокий разряд от фонового потребления бортовой электроники.
10. Избегание коротких поездок по жаре с включенным кондиционером.
Помните: главный «убийца» современной АКБ летом – скрытая комбинация коррозии решетки + потеря воды + хронический недозаряд под нагрузкой кондиционера и других энергопотребителей.
Упоминание конкретных брендов в данной статье носит исключительно иллюстративный и информационный характер.
Подобрать аккумулятор для вашего авто можно здесь.
Также читайте на нашем канале: