Зарядное устройство для стартерных батарей. Зарядное устройство для стартерных аккумуляторных батарей. Зарядные устройства. Радиоэлектроника. Саморазряд аккумуляторной батареи

В случае неправильного подключения АКБ к ЗУ (неверная полярность) узел согласования и управления 14 анализируя напряжение на втором делителе напряжения 8 (например, U <1 В) формирует запрещающий сигнал на узел защиты 7, удерживая его в закрытом состоянии.

При коротком замыкании выходных контактов ЗУ узел согласования и управления 14 также анализирует напряжение на втором делителе напряжения 8 (например, U <1 В) и формирует запрещающий сигнал на узел защиты 7, удерживая его в закрытом состоянии.

При коротком замыкании выхода ЗУ в процессе заряда АКБ, когда ключ в узле защиты 7 был открыт, узел согласования и управления 14 анализирует напряжение на втором делителе напряжения 8 (например, U <1 В) и формирует запрещающий сигнал на узел защиты 7, электронный ключ в узле защиты 7 закрывается и разрывает цепь заряда АКБ от ЗУ.

Узел индикации 15 индицирует наличие режима короткого замыкания и неправильного подключения АКБ, величину напряжения подключенной АКБ, а при заряде – величину тока заряда.

Стабилизация выходного напряжения преобразователя напряжения осуществляется путем подачи на первый и второй входы узла стабилизации 13 напряжения, снимаемого с первого делителя напряжения 6.

Узел стабилизации 13 через узел гальванической развязки 12 изменяет режим работы преобразователя 4 таким образом, чтобы автоматически происходила стабилизация зарядного тока или напряжения в зависимости от степени заряженности АКБ, что позволяет заряжать полностью разряженные АКБ.

В начале процесса заряда АКБ происходит стабилизация зарядного тока, который пропорционален напряжению, снимаемому с резистивного датчика тока 11, и подаваемому на второй и третий входы узла стабилизации 13. В конце процесса заряда происходит увеличение напряжения на АКБ 10, узел согласования и управления 14 анализирует напряжение на втором делителе напряжения 8 (например, U≥14,5 В) и подает посредством широтно-импульсного модулятора управляющее напряжение на узел стабилизации 13, который в свою очередь уменьшает ток, и зарядное устройство переходит в режим стабилизации напряжения на заданном уровне (например, 14,5 В), а через, например, 2 часа закрывает узел защиты 7, прекращая процесс заряда АКБ.

Узел стабилизации может быть выполнен на базе микросхемы ШИМ-контроллера. В качестве узла согласования и управления может быть применен микроконтроллер, содержащий аналого-цифровой преобразователь и широтно-импульсный модулятор.

Дополнительной функцией ЗУ является заряд реверсивным током, позволяющим несколько снизить степень сульфатации пластин . При заряде реверсивным током, узел согласования и управления 14 поочередно открывает ключи в узлах защиты 7 и разряда 9, в соответствии с управляющей программой.

В разработанном ЗУ достигаются следующие технические результаты: разработано зарядное устройство на базе микроконтроллера, способное автоматически формировать оптимальные параметры зарядного импульсов в зависимости от внешних условий и степени изношенности подключенной АКБ, позволяет заряжать полностью разряженные АКБ и не допускать перенапряжения при заряде, имеет электронную защиту от перегрузок и неправильного подключения.

После подключения устройства к сети при плюсовом ее полупериоде (плюс на верхнем по схеме проводе) начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединенные резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде сети этот конденсатор заряжается через те же резисторы R2 и R1, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется только полярность зарядки.
Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1. При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. Описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.
Общеизвестно, например из , что управление тиристором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса. Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора.
В описываемом зарядном устройстве после включения симистора VS1 его основной ток протекает не только через первичную обмотку трансформатора Т1, но и через один из резисторов - R3 или R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочередно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора диодами VD4 и VD3 соответственно.
Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Резистор R6, кроме того, формирует импульсы разрядного тока, которые, как утверждает , продлевают срок службы батареи.
Основным узлом устройства является трансформатор Т1. Его можно изготовить на базе лабораторного трансформатора ЛАТР-2М, изолировав его обмотку (она будет первичной) тремя слоями лакоткани и намотав вторичную обмотку, состоящую из 80 витков изолированного медного провода сечением не менее 3 кв.мм, с отводом от середины. Трансформатор и выпрямитель можно заимствовать также из источника питания, опубликованного в . При самостоятельном изготовлении трансформатора можно воспользоваться методикой расчета, изложенной в ; в этом случае задаются напряжением на вторичной обмотке 20 В при токе 10 А.
Конденсаторы С1 и С2 - МБМ или другие на напряжение не менее 400 и 160 В соответственно. Резисторы R1 и R2 - СП 1-1 и СПЗ-45 соответственно. Диоды VD1-VD4 - Д226, Д226Б или КД105Б. Неоновая лампа HL1 - ИН-3, ИН-3А; очень желательно применять лампу с одинаковыми по конструкции и размерам электродами - это обеспечит симметричность импульсов тока через первичную обмотку трансформатора.
Диоды КД202А можно заменить на любые из этой серии, а также на Д242, Д242А или другие со средним прямым током не менее 5 А. Диод размещают на дюралюминиевой теплоотводящей пластине с полезной площадью поверхности рассеяния не менее 120 кв.см. Симистор также следует укрепить на теплоотводящей пластине примерно вдвое меньшей площади поверхности. Резистор R6 - ПЭВ-10; его можно заменить пятью параллельно соединенными резисторами МЛТ-2 сопротивлением 110 Ом.
Устройство собирают в прочной коробке из изоляционного материала (фанеры, текстолита и т.п.). В верхней ее стенке и в дне следует просверлить вентиляционные отверстия. Размещение деталей в коробке -произвольное. Резистор R1 ("Зарядный ток") монтируют на лицевой панели, к ручке прикрепляют небольшую стрелку, а под ней - шкапу. Цепи, несущие нагрузочный ток, необходимо выполнять проводом марки МГШВ сечением 2.5...3 кв.мм.
При налаживании устройства сначала устанавливают требуемый предел зарядного тока (но не более 10 А) резистором R2. Для этого к выходу устройства через амперметр на 10 А подключают батарею аккумуляторов, строго соблюдая полярность. Движок резистора R1 переводят в крайнее верхнее по схеме положение, а резистора R2 - в крайнее нижнее, и включают устройство в сеть. Перемещая движок резистора R2, устанавливают необходимое значение максимального зарядного тока.
Заключительная операция - калибровка шкалы резистора R1 в амперах по образцовому амперметру.
В процессе зарядки ток через батарею изменяется, уменьшаясь к концу примерно на 20%. Поэтому перед зарядкой устанавливают начальный ток батареи несколько большим номинального значения (примерно на 10%). Окончание зарядки определяют по плотности электролита или вольтметром - напряжение отключенной батареи должно быть в пределах 13,8...14,2 В.
Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12 В мощностью около 10 Вт, разместив ее снаружи корпуса. Она индицировала бы подключение зарядного устройства к аккумуляторной батарее и одновременно освещала бы рабочее место.

ЛИТЕРАТУРА
1. Энергетическая электроника. Справочное пособие под ред. В. А. Лабуицова. - М.: Энерго-атомиздат, 1987, с.280, 281, 426, 427.
2. Фомин В. Симисторный регулятор мощности. - Радио, 1991, № 7, с.63.
3. Здрок А. Г. Выпрямительные устройства стабилизации напряжения и заряда аккумуляторов. - М.: Энергоатомиздат, 1988.
4. Гвоздицкий Г. Источник питания повышенной мощности. - Радио, 1992, №4, с. 43, 44.
5. Николаев Ю. Самодельный блок питания? Нет ничего проще. - Радио, 1992, №4, с. 53,54.

Н. ТАЛАНОВ, В. ФОМИН, г. Нижний Новгород, Радио №7, 1994 г., стр.29

Зарядное устройство CT5 START/STOP – результат продуктивной работы специалистов компании CTEK, разработавших модель, позволяющую обеспечивать простой способ зарядки стартерных аккумуляторных батарей установленных на автомобилях оборудованных современной системой "Старт Стоп".

• Использование специальной технологии "Старт Стоп" позволяет экономить топливо на автомобиле, а также снижать вредоное действие на окружающую среду. Чтобы аккумулятор нормально работал, необходимо обеспечивать ему регулярную подзарядку для обеспечения запуска двигателя.
• Применение зарядного устройства CTEK для зарядки АКБ автомобиля с технологией "Старт Стоп" позволяет увеличить срок службы батареи, а также способствует обеспечению надёжности и правильности зарядки. Компании СТЕК удалось разработать простое в применении устройство, которое не искрит и защищено от колебания напряжения и перемены полярности.
• Устройство CT5 START/STOP является полностью автоматическим. Устройство осуществляет качественную зарядку аккумулятора используя запатентованный способ, включающий в себя диагностику, основной заряд и поддерживающий режим.

Все, что требуется от пользователя – подключить зарядное устройство к аккумулятору и вставить вилку в розетке. Зарядка начнётся автоматически. Отсутствие необходимости выбора режима позволяет справиться с задачей по обслуживанию аккумуляторной батареи быстро и просто и решить ряд проблем, связанных с работой аккумулятора.

Тип АКБ Свинцово-кислотные батареи 12 В (вкл. WET, MF, Ca/Ca, и GEL). Оптимизировано для AGM и EFB Ёмкость АКБ От 14 до 110 Ач (зарядка) до 130 Ач (подзарядка) Тип зарядного устройства Полностью автоматическое зарядное устройство Зарядное напряжение 14,55 В Зарядный ток 3,8 А максимум Минимальное остаточное напряжение 2,0 В Колебания силы тока <1,5 Ач/месяц Утечка обратного тока - Класс защиты IP65 (брызгозащитное и пыленепроницаемое исполнение) Номинальное напряжение электросети 220-240 В перем. тока, 50-60 Гц Температура окружающей среды От -20°C до +50°C, выходная мощность автоматически понижается при высокой температуре Охлаждение Естественная конвекция Габаритные размеры 168 х 65 х 38 мм Вес 0,6 кг Гарантия 5 лет Длина питающего кабеля 140 Длина соединительного кабеля 150

Если Вы частное лицо, то Вы не можете купить зарядное устройство у нас. Наша компания не осуществляет розничных продаж частным лицам. Мы работаем только с нашими дилерами и юридическими лицами. Наших дилеров Вы можете найти на нашем сайте в разделе Где купить . Так же Вы можете сделать заявку одному из наших дилеров.

Аккумуляторы GEL и другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов прекрасно заряжаются зарядными устройствами CTEK. Гелевые (GEL) батареии должны заряжаться при напряжении не более 14.4 Вольта. В зависимости от модели зарядного устройства СТЕК, Вы заряжаете в режиме "NORMAL" или выбираете режим "Автомобиль". Следует иметь ввиду, что заряжать GEL батареи в режиме "RECOND" нельзя, т.к. гелевые АКБ крайне чувствительны к повышенному напряжению

Аккумулятор считается разряженным, если напряжение в нем опустилось ниже 10,5 Вольт, при этом он все еще может работать, пока напряжение в нем не достигнет 7-8 Вольт. Большинство моделей зарядных устройств CTEK могут восстановить батарею, разряженную до 2 Вольт. Модель XS 0.8 восстанавливает аккумуляторы емкостью до 32Ач разряженные до 6 Вольт. Информация о минимаьном остаточном напряжении отображена в технических характеристиках каждой модели. Зарядные устройства CTEK имеют автоматический импульсный режим, а некоторые режим «мягкого старта» для восстановления сульфатированных батарей. Имейте ввиду, что аккумуляторы некоторых типов подвергшиеся глубокому разряду могут быть полностью разрушены и подлежат замене.

Для чего нужны стартерные аккумуляторные батареи понятно каждому мало-мальски сведущему в технических вопросах автолюбителю. С первой ее функцией, обеспечением запуска двигателя мы сталкиваемся каждый день. Есть и вторая реже применяемая, но от того не менее значимая использование в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генератора.

Содержание

Требования к аккумуляторной батарее

Требования к характеристикам пусковых аккуму­ляторных батарей в современных автомобилях постоянно растут. Дизельные двигатели и двига­тели с искровым зажиганием с большим рабочим объемом предъявляют высокие требования к хо­лодному запуску (высокий пусковой ток, особенно в мороз). Электрические системы в автомобилях с полным спектром электрооборудования требуют от аккумуляторных батарей большого количества энергии, если вырабатываемой генератором энер­гии временно не хватает, или (что нельзя недооце­нивать), когда двигатель выключен. Суммарная выходная мощность установленного электрообо­рудования, запитываемого в течение нескольких минут от аккумуляторной батареи, часто превышает 2 кВт. Кроме того, пиковый ток в рабочем режиме, который аккумуляторная батарея должна выдавать в течение дней и даже недель, состав­ляет много тысяч миллиампер.

Помимо этих аспектов, требующих однород­ного электропитания, аккумуляторные батареи в электрической системе автомобиля должны поддерживать задачи, требующие динамиче­ских импульсов с большим током, которые не могут быть обеспечены генератором столь же быстро (для переходных процессов, таких как процессы включения в электрическом усилителе руля). Кроме того, из-за очень большой естественной емкости двухслойного конден­сатора (несколько фарад) аккумуляторная батарея способна великолепно сглаживать пульсации тока в бортсети. Это помогает све­сти к минимуму и даже устранить проблемы с электромагнитной совместимостью.

Принимая во внимание вышесказанное, легко понять, почему столько вкладывается средств в оптимизацию характеристик акку­муляторных батарей в процессе производства и обеспечение их работы при обслуживании. Самые передовые аккумуляторные батареи — это те, что не просто обладают необходимыми электрическими свойствами, но и не требуют обслуживания, безопасны для окружающей среды и особенно безопасны в обращении. Ожидается, что на автомобили все чаще будут устанавливаться системы с двумя аккумуля­торными батареями и устройствами для из­мерения состояния заряда АКБ для повышения надежности электропитания путем предотвра­щения полного разряда и своевременной за­мены аккумуляторной батареи.

Несмотря на технический прогресс, следить за нормальным функционированием аккуму­ляторной батареи и электрической системы в целом обязан водитель. Отличная способность современных пусковых аккумуляторных бата­рей накапливать заряд оказывается бесполез­ной, если не удается достичь положительного зарядного баланса при регулярных коротких поездках по городу зимой (при высоком энер­гопотреблении и низких оборотах коленчатого вала двигателя). Вообще говоря, сохранение низкого заряда аккумуляторной батареи в те­чение длительного времени сокращает срок ее службы. Это сдвигает пусковые обороты колен­чатого вала двигателя в сторону предельных для холодного пуска (рис.).

Аккумуляторные батареи специально разра­батывают в целях удовлетворения отдельных требований электросистемы автомобиля по мощности пуска двигателя, емкости и вели­чине тока зарядки при температурах от -30°С до +60°С. Существуют дополнительные требо­вания для необслуживаемых аккумуляторных батарей, аккумуляторных батарей с защитой от вибраций.

Типичное напряжение бортсети составляет 12 В у легковых автомобилей и 24 В у грузо­вых; это достигается путем последовательного соединения двух аккумуляторных батарей на­пряжением 12 В.

Устройство аккумуляторной батареи

Компоненты аккумуляторной батареи

Автомобильные аккумуляторные батареи напря­жением 12 В содержат шесть последовательно соединенных и отделенных перегородками галь­ванических элементов в полипропиленовом кор­пусе (рис. «Необслуживаемая стартерная аккумуляторная батарея» ). Каждый гальванический элемент включает наборы положительных и отрицатель­ных пластин. Эти наборы, в свою очередь, со­стоят из пластин (свинцовая решетка и активная масса) и микропористого материала (сепаратор), который изолирует пластины противоположных полярностей. Сепараторы образуют карманы, в которые погружаются пластины. Электролит представляет собой раствор серной кислоты, который проникает в поры пластин и сепараторы, а также в пустоты гальванических элементов. Полюсные выводы, соединительные элементы гальванических элементов и перемычки пластин выполнены из свинца; щели в перегородках межэлементных соединений тщательно уплотнены. Для обеспечения герметичной связи цельной крышки с корпусом аккумуляторной батареи используется процесс горячей опрессовки. На стандартных аккумуляторных батареях каждый элемент закрывается собственной пробкой с вентиляционным отверстием. Вентиляционные отверстия с закрученными пробками позволяют образующимся при зарядке аккумуляторной батареи газам улетучиваться. У необслуживае­мых аккумуляторных батарей, выполненных в герметичном исполнении, нет пробок заливных горловин, однако они также имеют вентиляци­онные отверстия.

Материал решетчатых пластин аккумуляторной батареи

Пластины аккумуляторной батареи состоят из свинцовых решеток и активного материала, которым покрываются свинцовые решетки во время производствен­ного процесса. Активный материал положи­тельной пластины содержит пористый диоксид свинца (РbO 2 , оранжево-коричневого цвета), а отрицательной пластины — чистый свинец в виде «губчатого свинца» (РЬ, серого-зеленого цвета). Другими словами, чистый свинец также имеет крайне пористую форму.

По разным причинам (жидкотекучесть, об­работка, механическая прочность, стойкость к коррозии), для решеток используется сплав свинца с сурьмой. Стандартные способы из­готовления решеток — отливка, прокатка и штамповка.

Свинцово-сурьмяный сплав (PbSb)

Сурьма добавляется для придания твердости. Однако в течение срока службы аккумулятор­ной батареи из-за коррозии положительной решетки сурьма все больше отделяется. Она мигрирует к отрицательной пластине, проходя через электролит и сепараторы, и «отравляет» ее, образуя локальные гальванические пары. Эти гальванические пары повышают самораз­ряд отрицательной пластины и уменьшают на­пряжение газовыделения. Все это вызывает повышенный расход воды при перезарядке, что способствует высвобождению сурьмы. Этот механизм самовозбуждения приводит к постоянному снижению мощности на про­тяжении всего срока службы аккумуляторной батареи. Она становится неспособной достичь необходимого заряда, и электролит прихо­дится часто проверять.

Свинцово-кальциевый сплав (РbСа)

Кальций используется для повышения твердости отрицательных пластин. Кальций электрохимически неактивен при потенциальных условиях, существующих в свинцовых аккумуляторных батареях. Это означает, что предотвращается «отравление» отрицательной пластины и саморазряд.

Еще одним преимуществом является высо­кое напряжение газообразования, стабильное в течение срока службы, и связанный с этим расход воды (меньший по сравнению со спла­вом свинца с сурьмой).

Свинцово-кальциевые сплавы с добавлением серебра (РЬСаAg)

Помимо снижения содержания кальция и уве­личения содержания олова этот сплав также имеет определенный процент серебра (Ag). Он имеет более тонкую структуру решетки и показал себя крайне стойким даже при высо­ких температурах, ускоряющих коррозию. Это сказывается, когда происходит деструктивный перезаряд при высокой плотности электролита и (что в равной степени нежелательно) в пере­рывах в эксплуатации при высокой плотности электролита.

Свинцово-кальциево-оловянные сплавы (PbCaSn)

Этот сплав используется для решеток, изго­тавливаемых непрерывной прокаткой и штам­повкой, и содержит гораздо больше олова, чем РЬСаAg. Он отличается крайне высокой стойкостью к коррозии при небольшой массе решетки.

Заряд и разряд аккумуляторной батареи

Активными материалами в свинцово ­кислотной аккумуляторной батарее являются диоксид свинца (РbO 2) на положительных пластинах, губчатый высокопористый свинец (Рb) на отрицательных пластинах и электро­лит-водный раствор серной кислоты (H 2 S0 4), который одновременно является ионным проводником. По сравнению с электролитом РbO 2 и Рb принимают типичные напряжения (индивидуальные потенциалы). Их величины (независимо от полярности) равны сумме на­пряжений гальванических элементов, изме­ряемых снаружи (рис. «Электрические параметры аккумуляторной батареи» ). Это приблизительно 2 В в режиме ожидания. Когда гальванический элемент разряжается, РЬO 2 и РЬ реагируют с H 2 SO 4 , образуя PbSO 4 (сульфат свинца). Электролит отдает ионы SO 4 и его плотность уменьшается. Во время зарядки активные компоненты РbO 2 и РЬ восстанавливаются из PbSO 4 (см. главу «Электрохимия»).

Когда на аккумуляторную батарею подается разрядный ток, на ней создается напряжение в зависимости от величины тока и длительности разряда (рис. ). Из рисунка также видно, что отбираемый у аккумуляторной батареи заряд зависит от величины тока.

Поведение аккумуляторной батареи при низких температурах

В принципе, при низких температурах химиче­ские реакции в аккумуляторной батарее проис­ходят медленнее. Поэтому пусковая мощность даже полностью заряженной аккумуляторной батареи снижается при падении температуры. Чем больше аккумуляторная батарея разряжа­ется, тем ниже плотность электролита. Так как плотность электролита уменьшается, то его точка замерзания повышается. Аккумулятор­ная батарея, электролит которой имеет низкую температуру замерзания, способна обеспечи­вать низкое значение тока, которого бывает недостаточно для пуска двигателя автомобиля.

Характеристики аккумуляторных батарей

Обозначение на аккумуляторной батарее

Стартерные аккумуляторные батареи, из­готавливаемые в Германии, маркируются с указанием номинального напряжения, номи­нальной емкости и испытательного тока раз­ряда в холодном состоянии (например, DIN EN 50342). Стартерные аккумуля­торные батареи, изготавливаемые в Германии, идентифицируются девятизначным номером (ETN) согласно стандарту EN 50342. Этот но­мер содержит информацию о номинальном напряжении, номинальной емкости и низко­температурном испытательном токе.

Например: 555 059 042 означает: 12 В (первая цифра кода); 55 А-ч; специальный тип конструкции (059); низкотемпературный испытательный ток 420 А.

Емкость аккумуляторной батарею

Емкость — это время, в течение которого аккумуля­торная батарея способна отдавать определенный ток при заданных условиях. Емкость уменьшается по мере того, как увеличивается разрядный ток и уменьшается температура электролита.

Номинальная емкость АКБ

Стандарт DIN EN 50342 определяет номинальную емкость K 20 как заряд, который аккумуляторная батарея способна отдать в течение 20 ч до напря­жения отсечки 10,5 В (1,75 В/элемент) при задан­ном постоянном разрядном токе I 20 (I 20 =K 20 /20 ч) при 25 °С. Номинальная емкость аккумуляторной батареи зависит от количества используемого ак­тивного материала (масса положительных пла­стин, масса отрицательных пластин, электролит) и не влияет на количество пластин.

Низкотемпературный испытательный ток

Низкотемпературный испытательный ток I сс (ранее I КР) показывает способность аккуму­ляторной батареи выдавать ток при низких температурах. Согласно стандарту DIN EN 50342, напряжение на выводах аккумулятор­ной батареи при I сс и -18°С через 10 с после начала разряда должно составлять не менее 7,5 В (1,25 В на элемент). Более подробная информация о времени разрядки приведена в стандарте DIN EN 50342. Краткосрочное по­ведение аккумуляторной батареи вовремя раз­ряда при I cc , главным образом, определяется числом пластин, их площадью поверхности, а также промежутком между пластинами и материалом сепаратора.

Еще одной переменной, характеризующей пусковую реакцию, является внутреннее со­противление R i . К полностью заряженной аккумуляторной батарее (12 В) при -18°С применимо уравнение: R i < 4000/I cc (мОм), где I cc указывается в амперах. Внутреннее со­противление аккумуляторной батареи и другие сопротивления в контуре стартера определяют частоту проворачивания двигателя.

Типы аккумуляторных батарей

Необслуживаемые аккумуляторные батареи

Частота, с которой аккумуляторные батареи требуют обслуживания, существенно зависит от сплава, из которого состоят пластины. Ак­кумуляторную батарею с пластинами из сплава свинца с сурьмой (традиционные и с малым объемом обслуживания) требуется обслужи­вать через короткие интервалы из-за упомя­нутых выше недостатков. Они уже практически не используются в автомобилях.

Отрицательная пластина у не требующих об­служивания аккумуляторных батарей (гибридных) состоит из сплава свинца с кальцием (РЬСа) — в некоторых вариантах с добавлением серебра, а по­ложительная пластина изготавливается из сплава свинца с сурьмой (PbSb). Снижение количества сурьмы приводит к снижению потерь воды при зарядке вследствие уменьшения газообразования. Это приводит к увеличению интервалов обслу­живания по сравнению с аккумуляторными бата­реями, где используется только сплав с сурьмой. Еще одним преимуществом гибридной аккумуля­торной батареи является простота изготовления. Отрицательные решетчатые пластины из сплава свинца с кальцием обычно изготавливаются с помощью простой прокатки, а положительные, подверженные более интенсивным механическим нагрузкам из-за коррозии, изготавливаются из сплава с сурьмой по сложной технологии литья. Однако из-за содержания сурьмы гибридные ак­кумуляторные батареи редко отвечают высоким требованиям к низкому расходу воды в легковых автомобилях (менее 1 г/Ач).

Поскольку аккумуляторная батарея из сплава свинца с сурьмой имеют отличную стойкость к глубоким циклам, они в основ­ном используются в грузовых автомобилях и такси. Пластины аккумуляторной батареи для мотоциклов также изготавливаются из сплава свинца с сурьмой, так как частая эксплуатация в хорошую погоду и с длительными простоями зимой требует от аккумуляторнай батареи пре­восходной стойкости к глубоким циклам.

Полностью необслуживаемые аккумуляторные батареи

В полностью необслуживаемых аккумулятор­ных батареях обе пластины изготавливаются из сплава свинца с кальцием. Это позволяет увеличить срок службы аккумуляторной бата­реи при поездках на очень дальние расстояния. Кроме того, эти аккумуляторные батареи более стойки к длительному перезаряду. Это дости­гается посредством дальнейшей оптимизации пластины.

Улучшенная геометрия решетчатой струк­туры с улучшенной электрической проводимо­стью позволяет лучше использовать активный материал. Центральный язычок межэлемент­ного соединителя обеспечивает однородную фиксацию пластин внутри корпуса аккуму­ляторной батарей. Эта технология позволяет делать пластины примерно на 30 % тоньше (но прочнее) и увеличить количество пластин. Это делает возможным увеличение мощности холодного пуска без ущерба для качества.

Полностью необслуживаемые аккумулятор­ные батареи не требуют контроля уровня электро­лита и обычно не дают такой возможности. Они полностью герметизируются, за исключением двух вентиляционных отверстий. Пока электри­ческая система автомобиля работает нормально (т.е. постоянное напряжение ограничено макси­мальным значением), разложение воды уменьшается до такой степени (менее 1 г/Ач), что резервов электролита над пластинами хватает на весь срок службы батареи. Полностью необ­служиваемая аккумуляторная батарея имеет еще одно преимущество — крайне низкий саморазряд. Это позволяет хранить полностью заряженную АКБ по нескольку месяцев.

Из-за низкого саморазряда все полностью необслуживаемые АКБ заполняются электро­литом на заводе. Это позволяет избежать опас­ной утечки электролита на СТО и в дилерских центрах при его смешивании и добавлении.

Если полностью необслуживаемая аккумулятор­ная батарея заряжается вне автомобиля, то заряд­ное напряжение не должно превышать 2,3-2,4 В на один элемент, поскольку перезаряд с постоянным током или использование зарядных устройств с ваттной (W) характеристической кривой приводит к разложению воды (газообразование).

Современные полностью необслуживаемые АКБ имеют безопасную лабиринтную крышку с боковыми вентиляционными отверстиями, предотвращающими утечку электролита при наклоне АКБ на угол до 70°, а фритта также обеспечивает защиту внутренней части АКБ от внешних источников открытого пламени и искр. Герметизирующие пробки больше не требуются.

Для грузовых автомобилей предлагаются аккумуляторные батареи с пласти­нами из сплава с серебром, имеющие преиму­щества полностью необслуживаемых пусковых аккумуляторных батарей для легковых автомоби­лей. Полное отсутствие обслу­живания, позволяющее экономить — что нельзя недооценивать в грузоперевозках-сочетается с новой лабиринтной крышкой, предотвращающей утечку электролита. Использование центральной дегазации вместо дегазации через пробки озна­чает возможность установки фритты, защищаю­щей внутренность аккумуляторной батареи от внешних источников открытого пламени и искр.

Аккумуляторная батарея AGM

Аккумуляторные батареи AGM — батареи, у которых электролит связан ковриками из стекловолокна) хорошо зарекомендовали себя в ситуациях, когда к аккумуляторной батарее предъявляются повышенные требования. Эти батареи отличаются от батарей со свободным электролитом тем, что электролит в них связан ковриком из стекловолокна, расположенным между положительной и отрицательной пла­стинами вместо сепараторов.

Аккумуляторная батарея изолируется от окружающей среды клапанами (не пропускаю­щими воздух). За счет внутренней циркуляции внутри аккумуляторной батареи кислород, появляющийся на положительном электроде из-за газообразования, снова используется, объем создаваемого водорода подавляется, и поэтому потери воды сводятся к минимуму. Зта циркуляция становится возможной благодаря образованию между положительной и отрица­тельной пластинами небольших каналов, через которые транспортируется кислород. Клапаны открываются только при значительном повы­шении давления. Поэтому герметичная батарея AGM отличается крайне низкими потерями воды и совершенно не требует обслуживания.

Эта технология имеет и другие преимущества. Коврик гибкий — это значит, что пластину можно установить под давлением. Придавливание ков­рика к пластинам значительно уменьшает эф­фект осыпания и отделения активного материала. Это обеспечивает мощность, в три раза превы­шающую мощность сравнимых стартерных ак­кумуляторных батарей. Этот тип аккумуляторной батареи также хорош тем, что в случае разруше­ния корпуса аккумуляторной батареи, к примеру, при ДТП, обычно электролит не вытекает, так как связан ковриком из стекловолокна. Электро­лит не вытекает из АКБ даже при длительном переворачивании на 180°. Благодаря пористости коврика из стекловолокна достигается большой пусковой ток холодного пуска.

Другим преимуществом батареи AGM является предотвращение стратификации электролита. Когда аккумуляторная батарея со свободным электролитом циклически заряжается и разряжа­ется, формируется градиент плотности электро­лита, сверху вниз. Это происходит потому, что при зарядке аккумуляторной батареи на пластинах оказывается электролит большей плотности и в силу более высокого удельного веса опускается вниз и скапливается там, а электролит меньшей концентрации остается в верхней части галь­ванического элемента. Помимо всего прочего, стратификация электролита уменьшает и ем­кость, и срок службы аккумуляторной батареи. Стратификация электролита происходит в разной степени во всех АКБ со свободным электролитом. Однако в батареях AGM стратификация электро­лита предотвращается благодаря его впитыванию ковриками из стекловолокна.

При выборе места установки батареи AGM необ­ходимо избегать высоких температур, поскольку тепловая емкость у нее меньше, чем у аккуму­ляторной батареи со свободным электролитом.

Аккумуляторные батареи, стойкие к глубокому разряду

В силу своей конструкции (тонкие пластины, легкие сепараторы) пусковые аккумуляторные батареи меньше подходят для работы с частым глубоким разрядом — он вызывает интенсивный износ положительных пластин (в основном из-за отделения и осаждения активного материала). У аккумуляторных батарей, стойких к глубокому разряду, имеются сепараторы со стеклянными ковриками, поддерживающими относительно толстые пластины с положительным материалом и поэтому предотвращающие преждевременное осыпание пластин. Срок службы приблизительно в два раза превышает работу стандартной аккуму­ляторной батареи. Стартерные аккумуляторные батареи, стойкие к глубокому разряду с карман­ными сепараторами и нетканой обшивкой, имеют еще более длительный срок службы.

Виброустойчивые аккумуляторные батареи

У виброустойчивой аккумуляторной батареи блок пластин крепится к корпусу аккумуля­торной батареи с помощью герметизирующей смолы или пластмассы во избежание переме­щения этих двух компонентов относительно друг друга. Согласно DIN EN 50342-1, этот тип акку­муляторной батареи должен пройти 20-часовое испытание на синусоидальную вибрацию (при частоте 30 Гц) и должен выдерживать ускорение до 6g. Поэтому требования к ним примерно в 10 раз выше, чем к стандартным аккумуляторным батареям. Виброустойчивые аккумуляторные батареи используются в основном в грузовиках, строительных машинах и тягачах.

Аккумуляторные батареи повышенной надежности

Сочетают в себе характерные признаки виброустойчивых батарей и батарей глубокого разряда. Они используются в грузовиках, подвергающихся экстремальной вибрации, а также там, где обычным делом является циклический разряд.

Аккумуляторные батареи с увеличенным током

По конструкции этот тип аккумуляторных бата­рей схож с батареями, стойкими к глубокому разряду, но пластины у них толще и количество пластин меньше. Хотя низкотемпературный испытательный ток для них не указывается, их пусковая мощность намного ниже (на 35 — 40%), чем у стартерных аккумуляторных бата­рей того же размера. Эти аккумуляторные ба­тареи используются в условиях экстремальных циклических изменений работы, например, в качестве стартерных батарей.

Принцип работы стартерной аккумуляторной батареи

Заряд АКБ

В электросистеме автомобиля аккумуляторная батарея заряжается с ограничением величины напряжения. Это соответствует методу заряда IU, где зарядный ток аккумуляторной батареи автоматически уменьшается при повышении установившегося напряжения (рис.). Метод зарядки IU предотвращает повреждение из-за перезаряда и обеспечивает длительный срок службы аккумуляторной батареи.

С другой стороны, зарядные устройства все еще работают по принципу постоянного тока или с ваттной (W) характеристической кривой (рис. «Заряд аккумуляторной батареи на основе ваттной характеристики W» ). В обоих случаях, по достижении пол­ного заряда он продолжается с чуть меньшим или возможно постоянным током. Это приво­дит к высокому расходу воды и последующей коррозии положительной решетки.

Разряд АКБ

Сразу после начала разряда напряжение акку­муляторной батареи падает до значения, ко­торое при продолжении разряда изменяется незначительно. Лишь незадолго до окончания разряда напряжение резко падает из-за ис­тощения одного или нескольких активных компонентов (материала положительных пластин, материала отрицательных пластин, электролита).

Саморазряд аккумуляторной батареи

Со временем аккумуляторные батареи разря­жаются — даже если к ним не подключена на­грузка. Современные аккумуляторные батареи с пластинами из сплава свинца с сурьмой в новом состоянии теряют около 4 — 8 % своего заряда в месяц. В процессе старения это значение может увеличиваться на 1 % и более каждый день из-за миграции сурьмы к отрицательной пластине до момента, когда аккумуляторная батарея пере­стает функционировать. Общее правило для влияния температуры: саморазряд удваивается на каждые 10 К увеличения температуры.

Аккумуляторные батареи с пластинами из сплава свинца с кальцием имеют значительно меньший саморазряд (около 3 % в месяц). Эта величина остается практически постоянной на протяжении всего срока службы.

Обслуживание аккумуляторных батарей

Во время работы аккумуляторных батарей с малым объемом технического обслуживания уровень электролита должен проверяться в со­ответствии с требованиями инструкции завода — изготовителя; когда это необходимо по показа­ниям, он должен пополняться до отметки МАХ дистиллированной или деминерализованной водой. Для минимизации саморазряда аккумуляторную батарею следует хранить в чистом и сухом месте. Рекомендуется также проверять плотность электролита перед наступлением зимы или, если это невозможно, измерять напряжение аккумуляторной батареи. Она должна повторно перезаряжаться, когда плотность электролита становится ниже 1,20 г/мл или напряжение дости­гает значения менее 12,2 В. Клеммы, контактные зажимы и установочные крепления должны быть покрыты кислотозащитной пластичной смазкой.

Аккумуляторные батареи, временно удаляе­мые из автомобиля на обслуживание, должны храниться в прохладном, сухом месте. Плотность электролита должна проверяться каждые 3-4 ме­сяца. Аккумуляторная батарея должна повторно перезаряжаться, когда плотность электролита становится ниже 1,20 г/мл или напряжение до­стигает значения менее 12,2 В. Аккумулятор­ные батареи, требующие мало обслуживания и необслуживаемые аккумуляторные батареи лучше всего перезаряжать по методу IU при максимальном напряжении 14,4 В. Этот метод обеспечивает адекватное время заряда порядка 24 часов без риска перезаряда. При использова­нии зарядного устройства с постоянным током или ванной (W) характеристикой при первых же признаках газовыделения ток (в амперах) должен быть уменьшен до максимум 1/10 но­минальной емкости аккумуляторной батареи, т.е. до значения 6,6 А у аккумуляторной батареи емкостью 66 Ач. Зарядное устройство должно быть отключено примерно через один час после этого. Помещение, где производится зарядка, должно хорошо проветриваться (кислородно­водородный газ вызывает риск взрыва, запре­щается наличие открытого пламени и искр). Работать необходимо в защитных перчатках.

Неисправности аккумуляторных батарей

Повреждения или неисправности аккумулятор­ных батарей, которые в конечном счете приво­дят к отказам (короткое замыкание, сопрово­ждающееся износом сепараторов или потерей активной массы, разрушение соединения между гальваническими элементами и пластинами), редко могут быть восстановлены ремонтом. Ак­кумуляторную батарею необходимо заменить. Внутренние короткие замыкания распознаются по сильно разнящейся плотности электролита в отдельных элементах (разность между мини­мальной и максимальной плотностью > 0,03 г/ мл). При возникновении обрывов цепи в соедини­телях гальванических элементов аккумуляторной батареи зачастую может отдавать небольшой ток и может заряжаться, но даже у полностью за­ряженной аккумуляторной батареи при попытке завести двигатель напряжение упадет.

Если в аккумуляторной батарее нет неисправ­ностей, но она устойчиво теряет заряд(признаки: низкая плотность электролита во всех гальваниче­ских элементах, отсутствие пусковой мощности) или перезаряжается (признаки: большая потеря воды), это говорит о неисправности электрообо­рудования (неисправен генератор, электрообору­дование остается включенным после выключе­ния двигателя из-за неисправности, к примеру, реле, регулятором напряжения выбрано слиш­ком маленькое или слишком большое значение, либо он вообще вышел из строя). В батареях, подвергающихся глубокому разряду в течение длительного времени, образующийся при раз­ряде мелкокристаллический сульфат свинца может превратиться в крупнокристаллический, что усложняет заряд аккумуляторной батареи.