АКБ авто: конструкция, классификация, выбор, правила эксплуатации

Колесо и аккумулятор. Это те устройства и механизмы, которые остались неизменными в конструкции автомобиля на протяжении более 150 лет. Несмотря на красочные наклейки и богатые буклеты, описывающие инновации в аккумуляторной батарее, он остался все тем же устройством, которым его собрал Гастон Плант в 1859, с той лишь разницей, что несколько изменились линейные размеры. Площадь первого аккумулятора составляла десять квадратных метров и весил он, как современный Форд Фокус. Тем не менее, для многих принцип его действия остается загадкой, и, чтобы вскрыть пелену неизвестности, мы решили посвятить этому необходимому устройству следующие пару сотен строк.

Конструкция и принцип работы аккумулятора автомобиля

Главная специальность аккумуляторной батареи — источник тока. Вместе с генератором они стараются обеспечить электричеством все потребители на борту, но если систематизировать его предназначение, то можно выделить следующее:

• Аккумулятор нужен для запуска стартера при пуске мотора, поэтому все автомобильные АКБ называются стартерными. Это говорит о том, что они способны вырабатывать кратковременный сильный импульс для работы стартера.
• Аккумулятор питает массу потребителей, которые требуют электричества при выключенном двигателе. Это может быть все, что угодно — сигнализация, аудиосистема, освещение, GPS-навигатор и видеорегистратор.
• АКБ осуществляет питание тех потребителей, которым не хватает тока генератора во время движения автомобиля.

Также во время движения машины аккумулятор поддерживает переходные процессы, для которых нужен большой ток и, что немаловажно, он сглаживает и стабилизирует напряжение в бортовой сети, исключая скачки параметров тока. Естественно, что это положительным образом сказывается на сроке службы электрооборудования, как дополнительного, так и штатного.

Если бы мы говорили о конструкции аккумулятора лет 50 назад, практически ничего не изменилось бы, несмотря на то, что конструкция со временем модернизируется, но очень незначительно. Основным принципом работы АКБ так и остался процесс преобразования энергии химической реакции в электрическую энергию. Это химический источник электроэнергии, который способен накапливать, аккумулировать ток, чтобы потом использовать его при запуске мотора. АКБ состоит, как правило, из шести отдельных аккумуляторов, соединенных между собой последовательно, поэтому его и называют батареей.

Устройство АКБ не так сложно, как химический процесс, происходящий внутри и обеспечение его стабильности. На картинке показан классический аккумулятор и его основные элементы, а как это все работает в куче, разберемся прямо сейчас.

Как отлично видно на картинке, основными элементами, которые вырабатывают электричество, есть свинцовые пластины. Свинцовыми мы их назовем довольно условно, поскольку каждый производитель старается внести в состав пластины, электрода, все новые компоненты, от чего и названия батарей постоянно меняются, сбивая с толку неискушенную публику. В принципе, все просто. Есть положительно заряженные пластины и пластины, заряженные отрицательными частицами. Они расположены на определенном расстоянии друг от друга и на всякий случай изолированы сепаратором во избежание прямого замыкания. Каждый из свинцово-кальциевых электродов покрыт составом, который определяет тип батареи, но об этом поговорим позже. Электрохимический процесс происходит в среде электролита — смеси серной кислоты и дистиллированной воды в определенной пропорции. Электролит имеет один важный параметр — плотность. Чем плотнее электролит, тем больше доля кислоты в растворе. Стандартная плотность при температуре 20 градусов должна составлять 1,27 г/см³.

Как только на клеммы АКБ поступает нагрузка, положительно и отрицательно заряженные пластины вступают в реакцию в среде электролита и начинается процесс выработки электрического тока. Во время этого процесса на отрицательных пластинах образовывается сульфат натрия, а из электролита активно испаряется вода, что влияет на его плотность. Когда нагрузка с аккумулятора снимается, на клеммы подается зарядный ток либо от генератора, либо от зарядного устройства, тогда происходит обратный процесс. На минусовых пластинах чистый свинец восстанавливается, а положительные пластины регенерируют диоксид свинца. Плотность электролита повышается снова и АКБ практически полностью восстанавливает свои свойства.

В принципе, конструкция и принцип действия для всех видов АКБ остаются неизменными. Меняется только состав пластин и состав электролита и по этому принципу все АКБ можно разделить на:

• сурьмянистые;
• кальциевые;
• гибридные;
• гелевые.

Есть еще несколько видов автомобильных аккумуляторов, но применяются они крайне редко. Рассмотрим основные особенности каждой из групп аккумуляторов, чтобы подобрать наиболее подходящий из них.

Сурьмянистые и малосурьмянистые АКБ

В состав пластин таких аккумуляторов входит сурьма и ее доля составляет около 5%. Ее добавляют для того, чтобы прочность пластин соответствовала химическим и механическим нагрузкам, но такой состав для пластин нельзя назвать идеальным, поскольку срок службы таких батарей крайне невысок. Все сурьмянистые аккумуляторы сделаны в формате обслуживаемых батарей, но встретить такие батареи сейчас уже практически невозможно. Их место заняли малосурьмянистые батареи, в которых процент содержания сурьмы в электродах снижен.

Такие АКБ выполняют в формате малообслуживаемых или необслуживаемых батарей, поскольку особого контроля или ухода они не требуют. Необслуживаемыми их называют довольно условно, поскольку все равно нужно периодически следить за уровнем электролита и его плотностью, пускай для этого и не нужно использовать специальные приборы, а контролировать при помощи индикатора на корпусе АКБ. Такие батареи терпимо относятся к нестабильному напряжению бортовой сети, стоят недорого, поэтому прямая дорога им — под капоты отечественных автомобилей.

Кальциевые батареи

В батареях с такой маркировкой в составе пластин вместо сурьмы используется кальций. Он помогает снизить интенсивность выкипания электролита, понизить ток саморазряда, понизить внутреннее сопротивление батареи. Такие батареи делают полностью необслуживаемыми, поскольку потери электролита настолько незначительны, что нет нужды добавлять воду или менять электролит на протяжении всего срока службы батареи.

Кальциевые батареи не боятся перезаряда, поскольку зарядный ток повышен с 12 до 16 вольт, уровень саморазряда снижен до 70% по сравнению с сурьмянистыми АКБ, что позволяет хранить такие батареи довольно долго без потери свойств. К минусам таких батарей относят высокую цену и плохую переносимость перепадов напряжения, поэтому дольше всего такие батареи служат на импортных автомобилях со стабильными характеристиками зарядного тока в сети.

Гибридные и гелевые аккумуляторы

Гибридные аккумуляторы обозначаются, как Са+, что означает использование положительных пластин в малосурьмянистом варианте, а отрицательные пластины выполнены по технологии с добавлением кальция. По своим характеристикам и по цене они расположены как раз между теми и другими батареями и на сегодня стали наиболее популярными из-за соотношения цена/качество.

Гелевые аккумуляторы только начинают выход на большой рынок, однако при всех своих достоинствах, поклонников у них маловато. Гелевые АКБ отличаются тем, что вместо стандартного электролита в них залита гелеподобная масса, которая обеспечивает стабильность пластин и электролита. Такие батареи не боятся наклонов, электролит не вытекает, пластины почти не осыпаются. Все бы хорошо, но при низких температурах гелевые батареи практически впадают в спячку. Гель становится плохим проводником тока на морозе, поэтому их использование в странах с холодным климатом совершенно неоправданно. Тем более, что стоят они втрое дороже, чем гибридные или кальциевые батареи.

Ресурс, износ и правила эксплуатации АКБ

В заключение коротенького обзора, рассмотрим рекомендации специалистов, которые касаются выбора, причин замены и правильного хранения АКБ.

• Как хранить АКБ? Все сухозаряженные аккумуляторы не нуждаются в обслуживании. Хранить аккумулятор нужно только в сухом помещении при плюсовой температуре. Если в аккумуляторе залит электролит, то его плотность не должна падать ниже 1,21 г/см³. При транспортировке, естественно, нельзя переворачивать корпус во избежание проливания электролита.
• Как заряжать АКБ? Новый аккумулятор заряжать не нужно, в него только нужно налить правильный электролит с плотностью 1,28 г/см³. Разряженный аккумулятор заряжают по необходимости зарядным устройством малыми токами или используя технологию импульсных зарядных устройств. Сила тока зарядки должна быть равной 1/10 емкости батареи, а температура электролита не должна превышать 55°
• Ресурс АКБ. Средний срок службы аккумуляторной батареи составляет 5-7 лет при условии достойного обслуживания и нормального режима эксплуатации. Для поддержания работоспособности батареи необходимо подзаряжать ее, особенно в зимнее время, не допуская полного разряда, следить за плотностью электролита, за целостностью корпуса и за его чистотой.

Это только основные моменты, которые касаются эксплуатации аккумуляторных батарей, но если придерживаться правил, которые устанавливает производитель каждой батареи, она сможет отработать значительно дольше выделенных ей пяти лет.