О наличии в автомобиле аккумулятора водители обычно вспоминают, лишь когда это устройство отказывается выполнять свои функции — стартер перестаёт вращать коленчатый вал двигателя при запуске, а приборная панель и фары предательски гаснут. Доведение аккумуляторной батареи до состояния глубокого разряда чревато большими неприятностями. Рассказываем, как устроены автомобильные АКБ, какие функции они выполняют и даём рекомендации по выбору нового аккумулятора.
Что такое АКБ
АКБ — это аббревиатура, которая расшифровывается как аккумуляторная кислотная батарея. Сегодня далеко не все автомобильные батареи можно отнести к такому типу, но именно кислотные АКБ являются самыми распространёнными. АКБ, батарея, аккум — всё это про него, автономный источник энергии, питающий электрические устройства на вашей «ласточке», пока ДВС не запущен.
Кто придумал АКБ
С момента изобретения итальянским физиком Алессандро Вольтой первого источника постоянного тока до повсеместного использования аккумуляторов на транспорте потребовалось свыше полутора столетий. Создателем первой перезаряжаемой свинцово-кислотной АКБ, которая конструктивно максимально похожа на современные автомобильные аккумуляторы, считается француз Гастон Планте. Изобретатель поместил пару свинцовых пластин в кислотно-водный раствор и проложил между ними специальную ткань. Устройство могло заряжаться через гальваническую батарею и затем отдавать ток. Ещё один француз, Камиль-Альфонс Фор, доработал устройство и начал его массово выпускать. 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 провёл адаптацию АКБ под нужды транспорта. Именно его можно считать прародителем автомобильных источников постоянного тока.
По мере развития АКБ росла их ёмкость и уменьшались размеры устройства. Одновременно увеличивалось рабочее напряжение. Если до середины XX века на легковых машинах использовалась 6-вольтовые батареи, то сегодня — 12-вольтовые, а в некоторых случаях (на гибридах с ДВС) и 24-вольтовые.
Зачем в автомобиле аккумулятор
Современный автомобиль немыслим без электричества: именно электрический ток позволяет вам нажатием кнопки или поворотом ключа запускать ДВС, слушать музыку, пользоваться освещением и даже защищать машину от вскрытия и кражи на стоянке. Сама работа двигателя внутреннего сгорания без напряжения в бортовой сети невозможна. Во время работы ДВС электроэнергия вырабатывается генератором, а запасается электрический ток в аккумуляторной батарее, или в АКБ. Источник постоянного тока для электрической сети машины накапливает электричество и отдаёт его, когда в этом возникает необходимость.
На современных машинах применяются аккумуляторы нескольких типов. Место установки АКБ в зависимости от модели транспортного средства может разниться: батарею устанавливают в подкапотном пространстве, в багажнике или даже под полом, а на грузовиках — на выносной полке снаружи авто. Это массивное и тяжёлое устройство. Аккумулятор легковушки, к примеру, в среднем весит порядка 20 кг.
Устройство автомобильного аккумулятора
Ключевое слово в словосочетании «аккумуляторная кислотная батарея», пожалуй, — самое последнее. Оно означает, что устройство состоит из нескольких отдельных ячеек, способных запасать электричество и соединённых последовательно. Каждая банка аккумулятора — есть отдельная ячейка, способная запасать и отдавать электрический ток. В автомобильном 12-вольтовом аккумуляторе таких банок шесть. Устроены классические аккумуляторные ячейки плюс-минус 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 именуется 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, подсоединяется нагрузка, на катоде идёт 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 снижается.
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 вы допустите слишком глубокий разряд, процесс разрядки может стать необратимым — аккумулятор придётся заменить на новый.
Виды и типы автомобильных аккумуляторов
Автомобильные аккумуляторы бывают нескольких видов и типов. У каждого есть как положительные, так и отрицательные свойства, о которых не помешает знать при выборе новой АКБ.
Кислотные сурьямистые
Кислотные аккумуляторы являются самыми распространёнными автомобильными АКБ. В таких батареях анод и катод помещены в раствор кислоты. Этот тип аккумуляторов может выдавать большой электрический ток, необходимый для запуска двигателя стартером. Однако срок службы этих аккумуляторов относительно невелик: пластины в среднем разрушаются за три-пять лет. За уровнем электролита приходится постоянно следить и при необходимости доливать дистиллированную воду. Изначально сурьямистые АКБ были обслуживаемыми, но со временем производители научились максимально снижать объём сурьмы в пластинах. На свет появился отдельный подтип — малосурьямистые аккумуляторные батареи. Именно они преимущественно и применяются на современных авто.
Кислотные малосурьямистые
Такие АКБ мало чем отличаются от классических, но в них за счёт уменьшения количества сурьмы удаётся добиться замедления процесса испарения воды. Что это даёт автовладельцу? 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 бед — 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 и прослужить при исправной бортсети машины такие АКБ могут 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. Некий 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 применяется густой гель. Такой тип АКБ не боится глубокого разряда. Батареи могут подолгу работать даже при повреждении корпуса или при экстремальных наклонах транспортного средства, обладают чрезвычайно низким саморазрядом и могут служить до 10 лет. Но и эти аккумуляторы, что называется, — не для всех. Они боятся мороза, стоят очень дорого, а главное, крайне требовательны к режимам зарядки: правильную работу могут обеспечить лишь автомобили с продвинутой электрической схемой, изначально рассчитанные под использование данного типа АКБ.
EFB-батареи
К числу одних из самых высокотехнологичных можно отнести и EFB-батареи, появившиеся на рынке сравнительно недавно. По устройству они похожи на аккумуляторы AGM, только стоят дешевле. Купить этот тип аккумулятора можно по цене хорошей кальциевой батареи, правда, и о реальном преимуществе в плане характеристик или срока службы говорить не приходится.
Щелочные
Изредка, но встречается и иной тип жидкостных аккумуляторов — щелочной. В них вместо кислоты заливается щёлочь на основе едкого натрия или калия. Пластины также выполняются из иного материала — никеля и кадмия или никеля и железа. Эти аккумуляторы обладают низким саморазрядом, но не могут единовременно выдавать большой ток. В большинстве случаев это вспомогательные, а не пусковые батареи.
Проверка автомобильного аккумулятора
В большинстве случаев качественный автомобильный аккумулятор без особых проблем работает на машине от пяти до семи лет. Этот срок может как снижаться, так и увеличиваться на два–три года.
К преждевременному выходу аккумулятора из строя приводят глубокие разряды АКБ, утечки в электрической проводке автомобиля и перезаряд батареи из-за поломки реле-регулятора. В последнем случае на батарею нередко начинает подаваться до 60–80 вольт; электролит мгновенно выкипает даже в необслуживаемых АКБ.
Симптомы выхода АКБ из строя могут варьироваться, но роднит их одно: аккумулятор теряет ёмкость, быстро разряжается, в самом худшем случае происходит замыкание внутри одной или нескольких банок. Машина перестаёт подавать признаки жизни, стартер не крутится, мотор не запускается.
Для проверки АКБ нужно:
• измерить напряжение мультиметром
На хорошо заряженном аккумуляторе напряжение составит порядка 12,6–12,9 В. После запуска двигателя показатели должны быть выше — от 13 до 14 В.
• проверить нагрузочной вилкой
Нагрузочная вилка — это специальное устройство, имитирующее работу стартера при запуске двигателя. Она есть в автосервисах и магазинах, торгующих АКБ. Если напряжение при использовании нагрузочной вилки падает ниже 9 В, стоит задуматься о покупке нового аккумулятора.
• проверить уровень электролита
Если на аккумуляторе есть пробки, можно попробовать проверить уровень электролита. Нормальным считается уровень, превышающий высоту пластин примерно на один сантиметр, либо ниже горловины заливного отверстия на три миллиметра. Если уровень ниже, следует долить дистиллированную воду. К необслуживаемым АКБ эта рекомендация часто неприменима — доливать воду в них не рекомендуется.
Как выбрать аккумулятор
Выбирая автомобильный аккумулятор, помимо собственно типа, стоит обратить внимание ещё на несколько факторов.
Ёмкость АКБ
Чем больше ёмкость аккумулятора, тем больше попыток запуска мотора при прочих равных вы сможете осуществить. Это, если хотите, параметр живучести аккумулятора под нагрузкой. Нередко площадка под аккумулятор в легковушке физически позволяет установить батарею и на 60, и на 65, и даже на 70 Ач. С любой из этих ёмкостей автомобиль вы заведёте. Однако предпочтение при прочих равных стоит отдать батарее с наибольшей ёмкостью, особенно если вам приходится эксплуатировать автомобиль в условиях экстремальных морозов.
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 на вашем моторе. Здесь, опять же, всё просто: чем больше, тем лучше.
Полярность и размеры клемм
У любого аккумулятора есть плюсовая и минусовая клемма, от которых запитываются 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 наоборот находится минус. На практике это означает, что установить «неправильную» батарею вы не сможете — нужные выводы до клемм при ошибке просто не дотянутся.
Существует и ещё одна градация — по размеру клемм. На европейских АКБ диаметр плюсовой и минусовой клеммы — 19,5 и 17,9 мм соответственно, а на азиатских — 12,7 и 11,1 мм. Пренебрегать этими данными при замене не стоит. В лучшем случае вы не сможете обеспечить надёжный контакт, а в худшем вообще не подсоедините выводы. На европейских АКБ контакты утоплены в корпус, а на азиатских — возвышаются над ним.
Дополнительные параметры
В случае с классическим аккумулятором первостепенное значение играет даже не производитель, а дата выпуска АКБ и её вес. Работает лайфхак очень просто: наилучший аккумулятор среди себе равных обладает наибольшим весом. Большая масса — гарантия того, что производитель не поскупился на свинец, и потенциальная заявка на внушительный срок службы. Второй параметр — дата выпуска. Аккумулятор начинает стареть с того момента, когда в него заливают электролит. Остановить процесс старения невозможно.
Куда сдать старую АКБ
Автомобильные АКБ — сильнейший источник загрязнения окружающей среды. Выбрасывать их в мусорку категорически запрещено. У простого автолюбителя есть два пути, и оба позволяют сэкономить.
Все крупные автомагазины, торгующие аккумуляторами, принимают на утилизацию старые батареи. Стандартная скидка на сегодня при покупке новой АКБ и сдаче старой — порядка 500 рублей.
Однако существует и иной путь, ещё более правильный и выгодный. Вашу старую АКБ с удовольствие 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 на руки и сможете подобрать наиболее подходящую новую АКБ в любом удобном магазине или потратить деньги на иные нужды.