Эксплуатация автомобильного аккумулятора: работоспособность, неисправности и уход

Влияние условий эксплуатации на работоспособность аккумуляторных батарей

Основное воздействие на эффективность работы и долговечность аккумуляторных батарей имеют:

• температурные условия;
• степень разряженности батарей на машинах;
• уровень зарядных напряжений в бортовой сети.

Низкие температуры уменьшают эффективность и надежность аккумуляторов. Снижение работоспособности батарей связано с тем, что при низких температурах увеличивается вязкость электролита, растет его электрическое сопротивление для прохождения тока, а также усложняется перемешивание, необходимое для поступления свежего электролита в поры активного материала электродов.

Регулярные недозаряды, возникающие из-за уменьшения тока зарядки и снижения эффективности процесса заряда при низких температурах, способны снижать емкость аккумуляторов, вызывать размораживание и осыпание активной массы электродов, а также значительно укорачивать их срок службы. Кроме того, при низких температурах электролит в сильно разряженных аккумуляторах может замерзнуть, что приведет к повреждению корпуса батареи и полному её выходу из строя.

При высоких температурах из-за усиленного испарения воды уровень электролита в аккумуляторах быстро снижается, происходит интенсивная коррозия токоотводов положительных электродов и возрастает саморазряд батарей при их хранении, а также наблюдается перезарядка батарей в автомобилях, что может вызвать коррозию и уменьшить срок службы батарей.

Давление электролита при 25°C, г/см³Температура замерзания, °СДавление электролита при 25°C, г/см³Температура замерзания, °С

Таблица 1. Температура замерзания электролита

1,09	-7	1,22	-40
1,10	-8	1,23	-42
1,11	-9	1,24	-50
1,12	-10	1,25	-54
1,13	-12	1,26	-58
1,14	-14	1,27	-68
1,15	-16	1,28	-74
1,16	-18	1,29	-68
1,17	-20	1,30	-66
1,18	-22	1,31	-64
1,19	-25	1,32	-57
1,20	-28	1,33	-54
1,21	-34	1,40	-37

При использовании батарей зимой степень их разряженности не должна превышать 25%, а летом — более 50%. В зимний период запрещается разряжать батареи, чтобы сохранить запас энергии и избежать рисков замерзания электролита (таблица 1).

Уровень и изменения зарядных напряжений в электрической системе автомобиля оказывают влияние на функционирование и долговечность аккумуляторов. При высоком зарядном напряжении в летнее время аккумуляторы могут подвергаться перезарядке. Во время перезарядки происходит электролиз – расщепление воды на водород и кислород. Выделяющийся на положительных электродах кислород приводит к усиленной коррозии токопроводящих элементов электродов, в результате чего аккумулятор может выйти из строя раньше времени.

Перезарядка наблюдается при использовании аккумуляторов на автомобилях, где уровень зарядного напряжения превышает 14,5 В. Это состояние возникает из-за неисправностей в регулировщике напряжения. Использование аккумулятора на автомобилях, у которых зарядное напряжение ниже 13,8 В, ведет к постепенному недозаряду. Работоспособность аккумулятора при этом ухудшается, поскольку степень его заряженности уменьшается пропорционально времени эксплуатации. Уменьшение заряженности аккумулятора также может происходить из-за установки дополнительного электрооборудования, не включенного в проект автомобиля. Подбор мощности генератора и его рабочих характеристик осуществляется исходя из мощности штатных потребителей электричества с учетом запаса энергии, необходимого для полноценной зарядки аккумулятора. Установка дополнительных потребителей, таких как противотуманные фары, обогреватели сидений и зеркал, мощные аудиосистемы с множеством динамиков и так далее, а также замена стандартных приборов, например, фар на модели с более высокой мощностью, приводит к возросшему потреблению энергии в электрической системе.

Таблица 2. Плотность электролита в г/см³ (приведенная к 25°С) в зависимости от степени разряженности батарей

Плотность электролита в полностью заряженной аккумуляторной батарее.	Плотность электролита в батарее, которая была разряжена.		Плотность электролита в полностью заряженной аккумуляторной батарее.	Плотность электролита в батарее, которая была разряжена.
	Конечно, предоставьте текст, который нужно переформулировать.	Конечно, предоставьте текст, который нужно переформулировать, и я с удовольствием помогу вам с рерайтом.		Конечно, предоставьте текст, который нужно переформулировать.	Конечно, предоставьте текст, который нужно переформулировать, и я с удовольствием помогу вам с рерайтом.
1,30	1,26	1,22	1,25	1,21	1,17
1,29	1,25	1,21	1,24	1,20	1,16
1,28	1,24	1,20	1,23	1,19	1,15
1,27	1,23	1,19	1,22	1,18	1,14
1,26	1,22	1,18	1,20	1,16	1,12

При низких температурах и низком зарядном напряжении аккумулятор почти не получает заряд, что зимой может привести к постепенному увеличению разряженности, превышающему допустимые 25%. Длительная эксплуатация аккумуляторов при уровне заряженности 50-60% вызывает быструю потерю работоспособности.

Чтобы установить уровень разряженности аккумуляторов по плотности электролита, требуется знать плотность, установленную в конце полного заряда, а также измерить плотность электролита во всех аккумуляторах и температуру в среднем аккумуляторе. Снижение плотности электролита на 0,01 г/см³ соответствует утрате емкости на 5…6%. Уровень разряженности аккумуляторов можно определить с помощью таблицы 2. Для точного определения уровня разряженности батарей следует учитывать температурную поправку в показаниях ареометра.

Основные неисправности аккумуляторных батарей и способы их устранения

В процессе использования и хранения аккумуляторных батарей могут появляться такие неисправности:

• сульфатация электродов;
• повышенный саморазряд;
• отстающие аккумуляторы;
• короткое замыкание внутри аккумуляторов;
• нарушение электрической цепи аккумуляторной батареи;
• механические повреждения – трещины моноблоков и крышек.

Сульфатация электродов. Этот термин обозначает такое состояние электродов, при котором они не могут заряжаться, даже если через них проходит обычный зарядный ток в течение определенного времени. Сульфат свинца занимает больший объем, чем активная масса, поэтому в процессе сульфатации происходит закупорка пор, вымывание и выдавливание активной массы, а также искажение и разрушение электродов.

Сульфатация обладает следующими характеристиками:

• при заряде быстро повышается температура электролита (из-за высокого внутреннего сопротивления сульфатированных аккумуляторов);
• плотность электролита при заряде почти не повышается или повышается очень медленно;
• газовыделение начинается значительно раньше, чем у исправных аккумуляторов (нередко оно начинается при включении аккумулятора на заряд);
• при контрольном разряде батарея отдает емкость значительно меньше номинальной.

Раннее выделение газа, небольшое увеличение плотности электролита и повышенное напряжение при зарядке сульфатированных аккумуляторов иногда приводят к неверному определению завершения зарядки батареи.

• применение загрязненного примесями электролита;
• длительное нахождение батарей в разряженном состоянии;
• систематический недозаряд батарей;
• снижение уровня электролита в аккумуляторах (ниже верхней кромки электродов);
• эксплуатация аккумуляторных батарей при недопустимо высокой температуре и плотности электролита.

Исправить сильно сульфатированные электроды аккумуляторов невозможно. Частичную сульфатацию, не приведшую к разрывам и деформации электродов, можно устранить, проводя длительный заряд (до 24 часов и больше). Заряд следует продолжать до тех пор, пока плотность электролита и напряжение не установятся на постоянном уровне в течение 5…6 часов.

Увеличенный саморазряд. Аккумулятор, которому отключили разрядную цепь, начинает разряжаться самостоятельно, теряя свою емкость. Этот процесс называется саморазрядом. Саморазряд можно классифицировать на нормальный и повышенный. Нормальный саморазряд является неизбежным для свинцовой стартерной аккумуляторной батареи. Повышенным считается саморазряд, если по истечении 14 дней простоя среднесуточное значение его превышает 0,7% от номинальной емкости.

Увеличенный саморазряд происходит по следующим ключевым причинам:

• наличием на поверхности батареи загрязнений, проводящих электрический ток;
• применением дистиллированной воды или электролита, содержащих вредные примеси;
• хранением аккумуляторных батарей при повышенных температурах окружающего воздуха.

Саморазряд аккумуляторных батарей в значительной мере определяется температурой окружающей среды (что также влияет на температуру электролита). С увеличением температуры окружающей среды саморазряд возрастает, а при температуре электролита 0°C и ниже он практически останавливается.

Слабые аккумуляторы. Состояние каждого из аккумуляторов батареи должно быть почти идентичным. Если хотя бы один из аккумуляторов в батарее будет разряжаться быстрее остальных, то эффективность работы батареи будет зависеть именно от этого слабого аккумулятора.

Основные признаки неработоспособного аккумулятора заключаются в следующем: плотность электролита во время зарядки увеличивается гораздо медленнее, чем у других аккумуляторов, и не достигает необходимого уровня. Температура электролита выше, чем у других исправных аккумуляторов.

Короткое замыкание в аккумуляторе. Внутренние замыкания происходят между разноименными электродами из-за токопроводящих мостиков, образующихся из свинцовой губки; через шлам, скапливающийся в нижней части из-за оседания активной массы, а также из-за заполнения крупных пор сепараторов разбухшей активной массой, что приводит к образованию мостиков через сепараторы. Основные признаки короткозамкнутого аккумулятора — это отсутствие или крайне низкая величина э.д.с., постоянное снижение плотности электролита, даже когда батарея получает стандартный заряд; быстрая утрата емкости после полного заряда. Плотность электролита и напряжение на аккумуляторе во время зарядки не увеличиваются, а после отключения зарядного тока напряжение резко падает. При зарядке короткозамкнутого аккумулятора температура быстро возрастает.

Поломка электрической цепи аккумуляторной батареи (внутренний обрыв). Дефект электрической цепи батареи выявляется по неработоспособности стартера при нормальной цепи батарея – стартер, а также по недостаточному уровню напряжения. Причинами могут быть неправильная пайка перемычек, нарушение целостности полюсного вывода, коррозия проводников.

Трещины, возникающие в моноблоках, баках и крышках аккумуляторов. Подобные неисправности возникают из-за механических ударов, повреждений, тряски и прочих факторов во время использования. Эти проблемы можно определить как при внешнем осмотре, так и по быстрому снижению уровня электролита из-за его утечек. Трещины, расположенные во внутренних перегородках моноблока, приводят к постепенному разряду соседних аккумуляторов в батарее. Первым сигналом подобного повреждения обычно становится неспособность батареи удерживать заряд и разница в уровне заряженности отдельных аккумуляторов.

Уход за аккумулятором

Периодически, как минимум раз в 2-3 месяца, даже при стабильной работе, нужно проверять напряжение на клеммах аккумуляторной батареи как при неработающем, так и при работающем двигателе. Все стартерные аккумуляторы при эксплуатации теряют часть воды из электролита. Поэтому у обслуживаемых батарей следует проверять уровень электролита не реже 1-2 раз в месяц и доливать дистиллированную воду (не электролит!) до нужного уровня.

АКБ подвержены саморазрядным процессам. Таким образом, при продолжительном бездействии их следует подзаряжать каждые 1-2 месяца. Чтобы предотвратить разряд батареи во время длительной стоянки автомобиля, рекомендуется отключать “массу”, поскольку из-за утечек тока в электрооборудовании АКБ может разрядиться до такой степени, что не запустит двигатель. Если даже при отключении от бортовой сети батарея быстро разряжается, это указывает на высокий уровень саморазряда для старой батареи или внутренний дефект (короткое замыкание) для новой батареи. Следует избегать повторяющихся глубоких разрядов, превышающих 40-50% от емкости АКБ — после таких разрядов она не сможет быстро и полностью зарядиться от генератора.

Существуют возможные причины глубоких разрядов аккумулятора: “утечка” тока в цепи; неисправность генератора либо регулятора напряжения; слабое натяжение ремня генератора двигателя; длительная работа потребителей при неработающем двигателе, например – сигнализации при длительной стоянке автомобиля.

Следует учитывать, что индикатор (глазок), установленный в крышках некоторых аккумуляторов, не всегда позволяет адекватно оценить их заряд. Поэтому, даже если индикатор зеленого цвета, фактическая заряженность аккумулятора может варьироваться в широких пределах – от 100 до 63%. Кроме того, медленное выкипание воды из электролита приводит к увеличению его плотности, что создает ложное (более высокое) впечатление о состоянии заряженности. Необходимо также учитывать зимние понижения температуры, в результате которых плотность электролита также возрастает. Иными словами, из-за влияния всех этих факторов может оказаться, что глазок будет зеленым даже у батареи, заряженность которой составляет менее 50%. Таким образом, даже если аккумулятор оборудован индикатором, для надежной работы требуется регулярная проверка его заряженности.

Реальный срок службы АКБ

Фактический срок службы аккумуляторной батареи зависит как от её качества, так и от условий эксплуатации автомобиля и правильного ухода за батареей. Условия работы на автомобиле могут значительно варьироваться. Например, существует летняя или круглогодичная эксплуатация. Среднегодовой пробег изменяется от 6-10 тыс. до 80-120 тыс. километров. При этом могут сильно различаться характеристики работы электрооборудования, особенно генератора и регулятора напряжения. Большое значение имеет и режим работы различных энергопотребителей, а также наличие дополнительного (нештатного) электрооборудования. Всё это приводит к тому, что фактический срок службы аккумуляторных батарей имеет значительный разброс по срокам. Наименьший срок “жизни” у батарей, установленных на автомобилях, работающих в качестве “такси”. Интенсивный режим эксплуатации таких машин вызывает ускоренный износ электродов батареи, который может составлять всего около 1,5 календарных лет. У автомобилей со средним режимом эксплуатации (при пробеге 15-20 тыс. км в год) срок работы батареи может достигать 4-х лет, но только при условии соблюдения правил по их обслуживанию. На практике были случаи, когда отдельные батареи на легковых автомобилях успешно служили 6-8 лет. Выход батареи из строя при отсутствии производственного дефекта связан с износом пластин, который непрерывно (с различной интенсивностью) происходит с момента заливки электролита и первой зарядки батареи.

Дайте “прикурить”!

Из-за сильно разряженной аккумуляторной батареи, как правило, не получается завести двигатель. В данной ситуации можно воспользоваться аккумулятором другого автомобиля. Для этого применяется способ “прикуривания”, который требует два провода с зажимами -“крокодилами” на концах.

В первую очередь, от полюсного вывода разряженной аккумуляторной батареи отсоединяют наконечник стандартного минусового провода. С помощью одного провода для “прикуривания” соединяют отрицательный вывод заряженной аккумуляторной батареи и двигатель автомобиля с разряженной батареей. Другим проводом соединяют положительные выводы обеих аккумуляторов. В данной ситуации снятый с разряженной батареи провод предотвратит её зарядку от исправной батареи во время запуска двигателя, так как из-за большого тока это может привести к глубокому разряду последней. Как только все необходимые провода подключены, можно запускать двигатель автомобиля с разряженной батареей.

Некоторые владельцы автомобилей стараются избежать разряда заряженной батареи, “прикуривая” её с работающим двигателем автомобиля, имеющего заряженную АКБ. Этого действий следует избегать. Заряженная АКБ при заводе двигателя получает подзарядку от генератора и располагает напряжением, близким к установленной величине регулятора напряжения. В момент “прикуривания” напряжение на клеммах заряженной АКБ существенно понизится. Степень этого понижения зависит от силы тока, потребляемого стартером, и от продолжительности вращения вала двигателя до его запуска. Сниженное напряжение на заряженной АКБ при работающем двигателе приведет к увеличению зарядного тока, что с большой вероятностью может вызвать перегрузку генератора и сгорание предохранителя в цепи заряда.

Чтобы избежать этой ситуации, разумно перед началом “прикуривания” дать двигателю автомобиля с исправной АКБ поработать на средних оборотах в течение 5-10 минут. Это поможет ему прогреться, упростит запуск после “прикуривания” и подзарядит аккумулятор, а зимой также согреет заряженную АКБ. Затем выключите двигатель и выполните “прикуривание”, как указано ранее. Двигатель автомобиля с разряженной АКБ, после подключения ранее отсоединенного провода, должен работать на оборотах не ниже средних. Это объясняется тем, что заряд сильно разряженной АКБ в первые минуты работы двигателя будет происходить при больших токах, которые вырабатывает генератор, для чего требуется определенная мощность. При низких оборотах двигателя этой мощности может не хватить, и он может заглохнуть.