Что такое ёмкость автомобильного аккумулятора и какое значение выбирать?
Автомобильный аккумулятор имеет ряд параметров, по которым его можно выбрать для того или иного транспортного средства. И это не только габариты, масса, расположение выводов. Это ещё и электрические характеристики, по которым можно судить о назначении аккумуляторной батареи. Сегодня в магазинах можно встретить аккумуляторы для мотоциклов, легковых автомобилей, грузовиков и спецтехники. Все они различны по своим показателям. Даже для различных классов легковых автомобилей аккумуляторы отличаются по своим электрическим параметрам. Если выбрать неподходящую АКБ, то могут возникнуть проблемы при последующей эксплуатации. Одна из ключевых характеристик аккумуляторной батареи – ёмкость. О ней мы сегодня и поговорим.
Основные характеристики аккумулятора
К основным характеристикам автомобильного аккумулятора относятся следующие:
Ёмкость автомобильной аккумуляторной батареи
Как уже было сказано, ёмкость АКБ измеряется в ампер-часах. Это значение обычно содержит наклейка автомобильного аккумулятора вместе с величиной пускового тока. Пример можно видеть ниже.
Обозначение ёмкости аккумуляторной батареи
Например, значение 72 А-ч показывает, что этот автомобильный аккумулятор сможет на протяжении 20 часов выдавать ток 3,6 ампер. При этом по окончании цикла напряжение на выводах должно составлять не менее 10,8 вольт. Но следует помнить, что этот же аккумулятор не сможет ток 72 ампер в течение 1 часа. При увеличении тока время разряда уменьшается, и это уменьшение выражается степенной зависимостью.
Одним из первых формулу этой зависимости вывел Пейкерт, немецкий учёный. Он вывел следующую формулу:
Cp — ёмкость аккумулятора,
k — коэффициент Пейкерта,
Коэффициент Пейкерта, используемый в формуле является постоянной величиной для определённого вида аккумуляторов. Для автомобильных свинцово-кислотных АКБ число Пейкерта лежит в пределах 1,15─1,35. Эта константа определяется по величине номинальной ёмкости АКБ.
В результате была выведена формула для расчёта реальной ёмкости АКБ при произвольном значении разрядного тока:
En — номинальная ёмкость АКБ,
Е – реальная ёмкость аккумулятора,
In номинальное значение разрядного тока, при котором установлена номинальная ёмкость. Ток в цикле 10 или 20 часов. Как правило, это 9 процентов от En.
Номинальная ёмкость аккумулятора определяется рядом технологических и конструктивных характеристик. Очень сильное влияние оказывают и условия эксплуатации автомобильной аккумуляторной батареи. Среди первоочередных характеристик, влияющих на этот параметр, можно назвать состав электролита, количество активной массы, геометрию и толщину свинцовых пластин. Основными технологическими характеристиками, определяющими величину ёмкости, являются состав и пористость активной массы. Кроме того, на разрядную ёмкость, как уже говорилось выше, влияют величина тока разряда и температура электролита.
Эффективность работы автомобильного аккумулятора можно оценить по следующей формуле:
Ep – ёмкость АКБ, рассчитанная при разряде, А-ч,
Eo – значение, рассчитанное на основе его электрохимических параметров, А-ч.
Как следует из закона Фарадея, чтобы получить ёмкости 1 А-ч, в теории требуется 3,865 грамма Pb, 4,462 грамма PbO2 и 3,659 грамм H2SO4. В сумме получается около 11,986 грамм на 1 А-ч. Но в реальности таких значений добиться невозможно. Полного расходования активных веществ в протекающей химической реакции добиться невозможно. Для реакции с электролитом доступна лишь половина активной массы пластин. Другая половина просто обеспечивает объёмный каркас пластин и механическую прочность электродов.
Как проверить ёмкость АКБ
Некоторые любознательные владельцы автомобилей интересуются, а как измерить ёмкость автомобильного аккумулятора своими руками. Кто-то хочет сделать это из любопытства, другие хотят проверить соответствие реального значения ёмкости тому, что написано на этикетке. Как же это сделать?
Все довольно просто. Все данные для этого уже были приведены выше. Например, можно проверить ёмкость автомобильной АКБ при проведении контрольно-тренировочного цикла. Для этого собирается следующая схема.
Схема устройства для проведения контрольно-тренировочного цикла аккумулятора
Здесь U – напряжение батареи,
Ток разряда выбирается в зависимости от ёмкости автомобильной батареи и цикла разряда (10 или 20 часов). На практике для разряда обычно используют автомобильную лампочку подходящей мощности. Мультиметром можно измерить точную величину проходящего в цепи тока и засекаете время до падения напряжения до 10,8 вольт. Полученное время, умноженное на ток, и будет реальной ёмкостью автомобильной батареи.
Как выбрать правильную ёмкость аккумулятора для своего автомобиля?
Обычно этот параметр аккумулятора подбирают по объёму двигателя. Ниже приводится таблица зависимости от объёма двигателя транспортного средства.
Как видите, для легковых автомобилей самыми ходовыми являются автомобильные батареи ёмкостью 50─65 А-ч. Для внедорожников обычно устанавливают батареи ёмкостью 70─90 А-ч. Здесь стоит отметить ряд моментов, когда следует брать АКБ с ёмкостью немного больше:
Но, помните, что слишком высокое значение также «не есть хорошо». Этому есть две причины:
Рекомендуем также прочитать статью про виды аккумуляторов для автомобилей.
Вернуться к содержанию
Вся правда про аккумуляторы
Самая популярная причина трудных пусков зимой – дохлый аккумулятор. Не единственная, но распространенная. Современные аккумуляторы могут служить по 5-7 лет, но если, например, случались полные разрядки или долгие простои машины без движения (особенно зимой), замена может потребоваться и раньше. Какие бывают аккумуляторы и какие цифры важны в маркировке? Можно ли использовать аккумулятор большей емкости и что такое пусковой ток? Об этом – в нашем специальном материале.
Несмотря на разнообразие коммерческих наименований, все автомобильные аккумуляторы свинцово-кислотные: электролитом служит раствор серной кислоты и дистиллированной воды, а электроды – свинцовые.
Старые батареи были обслуживаемыми, то есть требовали регулярного контроля уровня электролита и долива воды. Но сегодня они уже неактуальны.
Впрочем, есть так называемые малообслуживаемые: они требуют долива воды примерно раз в полгода, зато дешевле и не так сильно боятся глубоких разрядов. Хороший вариант для владельцев старых «Лад» и иномарок.
Однако большинство из нас, скорее всего, предпочтет необслуживаемую батарею: обычно срок ее службы составляет порядка пяти лет, а контролировать уровень электролита не нужно в принципе – зачастую нет даже соответствующей пробки. Большинство недорогих аккумуляторов сделаны по так называемой гибридной технологии: один электрод с добавлением кальция, другой – с сурьмой, но в небольших количествах. Они могут обозначаться литерами Ca+ или Ca/Sb, но не стоит путать их с «чисто кальциевыми».
Под «брендом» кальциевые (Ca/Ca) подразумеваются батареи, у которых оба электрода сделаны из сплава свинца и кальция, а это лучший вариант для снижения потерь воды. В результате кальциевые аккумуляторы могут служить до семи лет, у них низкий саморазряд, а главная проблема – боязнь глубокой разрядки. К примеру, если сигнализация на вашей машины способна за неделю зимней стоянки высосать весь аккумулятор, лучше не покупать кальциевые батареи. А вот для полностью исправной иномарки это интересный вариант, хотя и более дорогой.
Чуть особняком стоят аккумуляторы по технологии AGM, в которых электролит находится не в жидком состоянии, а абсорбирован стекловолокном – это довольно продвинутые батареи, обеспечивающие долгий срок службы (заявляется чуть ли не 15 лет) и высокие пусковые токи. Кроме того, они хорошо переживают частые циклы заряд-разряд, а потому, например, используются в автомобилях с системой Start-Stop.
Наконец, есть гелевые аккумуляторы (GEL), в которых электролит загущен силикагелем до вязкого состояния, а также EFB-аккумуляторы. В чем-то их достоинства похожи на AGM-аккумуляторы, но гелевые еще лучше переносят глубокие разрядки. При этом пусковые токи у гелевых аккумуляторов зачастую ниже.
AGM-аккумуляторы и гелевые ощутимо дороже обычных (6-10 тысяч рублей), EFB занимают промежуточное положение по цене. Чаще всего, эти аккумуляторы применяются в автомобилях с системой Start-Stop или иномарках премиум-класса, где аккумулятор работает в условиях постоянных циклов заряда/разряда.
Рекламные объявления о добавлении серебра и других металлов в основном означают присутствие этих веществ в свинцовых электродах. Зацикливаться на этих особенностях не стоит – важнее параметры аккумулятора.
Для нас с вами важны следующие параметры:
1) Гостовское обозначение 6СТ-55АЗУ, где второе число (55) обозначает номинальную емкость.
2) Наличие или отсутствие слова «Необслуживаемая». При этом уровень «обслуживаемости» батареи может быть зашифрован в гостовском обозначении (последние буквы): N – с большим расходом воды, L – малым, VL – очень малым, VRLA – необслуживаемый.
3) Пусковой ток и стандарт измерения – в данном случае 500 А по стандарту EN (подробности ниже).
4) Технология изготовления: Ca+ обозначает гибридную технологию, при которой один из электродов – с примесью сурьмы, другой – из свинцово-кальциевого сплава. Кальциевые аккумуляторы обозначаются Ca/Ca, гелевые – GEL. Батареи по технологии AGM и EFB – соответствующими аббревиатурами.
Емкость аккумулятора
Поскольку напряжение батарей для легковых автомобилей одинаковое – 12 В, то выбирать тут нечего (у старых мотоциклов 6 В, у грузовой техники – 24 В). Сразу оговоримся лишь, что в основном обозначении аккумулятора (скажем, 6 СТ-60А) первая цифра обозначает не напряжение, а количество последовательно соединенных аккумуляторов внутри батареи, поэтому номинал – 12 В.
Куда интереснее вторая цифра, отражающая номинальную емкость батареи в ампер-часах (А*ч). Многие считают ее чуть ли не основной характеристикой аккумулятора. В бытовом смысле этот параметр показывает, как долго можно крутить двигатель стартером, а в физическом – это запас энергии батареи.
Вообще, емкость, например 60 А*ч, не означает, что аккумулятор способен целый час выдавать ток в 60 А. На самом деле, испытательный цикл обычно длится 20 часов (или 10 часов) – соответственно, если емкость аккумулятора 60 А*ч, то в течение испытательного цикла он должен стабильно выдавать 3 А. Средняя температура при этом – 25 градусов.
Емкость аккумулятора падает при его хранении на магазинном складе. Если хотите купить батарею, выдающую гостовские параметры, следите, чтобы с даты изготовления прошло не более месяца или хотя бы не более трех месяцев (зачастую это непросто сделать). Батареи, выпущенные год назад, потеряли часть свойств, лежа на полке.
Некоторые аккумуляторы имеют еще один параметр – RC или резервная емкость в минутах. Он обозначает время разрядки аккумулятора до напряжения 10,5 В при 25 градусах и токе 25 А. Фактически, параметр отражает время, в течение которого автомобиль может ехать с отказавшим генератором. Величина, коррелирующая с номинальной емкостью аккумулятора.
Разумно ли выбирать батарею большей емкости?
Если вы считаете, что стандартного аккумулятора вам в иной день не хватало, то можно попробовать. С точки зрения холодного пуска у батареи большей емкости есть несколько плюсов: во-первых, она обеспечит большее время прокрутки, во-вторых, меньшее падение напряжения при пуске. При этом в нормальных условиях работы нагрузка на генератор не будет ощутимо выше (вопреки популярному мнению), ведь количество энергии, которое машина высасывает из аккумулятора в момент пуска, не зависит от его емкости.
Однако во всем нужно чувство меры. Во-первых, аккумулятор слишком уж большой емкости может спровоцировать повышенные пусковые токи (за счет меньшего падения напряжения), что вредно для стартера. Во-вторых, если вы постоянно запускаетесь на лимите его возможностей, время зарядки его может возрасти, а в каких-то случаях (при кратковременных поездках) возможностей генератора не хватит, чтобы поддерживать батарею заряженной. В случае со свинцовыми аккумуляторами такой режим снизит ресурс.
В общем, аккумулятор большой емкости стоит расценивать как некий «неприкосновенный запас», которым вы будете пользоваться лишь иногда. Если же автомобиль не в состоянии нормально пускаться с аккумулятором стандартной емкости, то проблема не в аккумуляторе: нужна диагностика топливной системы и зажигания (свечи, форсунки, и т.п.)
Обозначения импортных аккумуляторов зачастую скуднее, но основные параметры те же: номинальные напряжение, емкость и ток холодной прокрутки с указанием стандарта. Кстати, загадочные цифры 570 500 065 обозначают то же самое: первые три цифры – это номинальная емкость +500 (в данном случае – 70 А*ч), последние три цифры – это пусковой ток, деленный на 10 (в данном случае 650 А). Но это только для европейских аккумуляторов. Обратите также внимание на маркировку технологии (EFB) и пометку, что аккумулятор предназначен для машин с технологией Start-Stop, хотя эти обозначения не обязательны и носят, скорее, рекламный характер.
Пусковой ток
На самом деле, пусковые качества батареи при исправном двигателе определяются не столько его емкостью, сколько током холодной прокрутки, который указывается на аккумуляторе (может обозначаться CCA).
Скорее всего, на батарее будет указан пусковой ток с пометкой EN. Это название стандарта, полное имя которого – EN 60095. В России ему соответствует ГОСТ 959-2002.
Даже если вы не вполне поняли смысл предыдущего абзаца, знайте: ток холодной прокрутки определяет «силу» аккумулятора, причем именно в мороз. Если он низкий, то в холода стартер будет крутиться вяло, и не спасет даже увеличенная емкость. При выборе аккумулятора старайтесь, чтобы этот параметр не был ниже тех, что рекомендует производитель.
При этом есть еще один стандарт DIN (DIN 43559 или ГОСТ 959-91), при котором условия испытаний другие: нагрузку дают в течение 150 секунд, а напряжение не должно упасть ниже 6 В (не ниже 9 В через 30 секунд). Поскольку условия более жесткие, обычно токи по DIN примерно в 1,7 раза ниже, чем по стандарту EN – имейте это в виду. Скажем, если батарея выдает 420 А (EN), это соответствует примерно 255 А (DIN).
Есть еще американский стандарт SAE – его условия наиболее «мягкие», поэтому величины пусковых токов самые большие. Очень важно при выборе аккумулятора уточнить стандарт, по которому измерен пусковой ток, иначе под видом суперспособного аккумулятора можно купить обычный, просто с величиной тока по SAE (грубо, она на 10% больше, чем по стандарту EN).
В принципе, не надо бояться, что большой пусковой ток окажется вреден автомобилю: этот параметр отражает не столько реальный ток, который потечет через стартер (этот ток определяется сопротивлением цепи и напряжением), а предельные возможности аккумулятора в мороз. Грубо говоря, аккумулятор с низким пусковым током не выдаст нужной мощности, даже если стартер его «попросит» об этом.
Малыш Renault Sandero комплектуется в России аккумулятором с весьма серьезными параметрами.
Для сравнения у Suzuki SX4 аккумулятор емкостью 35 А*ч и пусковым током всего 300 А
Может ли батарея не подойти к автомобилю?
Да. Во-первых, при выборе аккумулятора нужно знать его размеры, во-вторых, полярность (прямая или обратная) и тип клемм (европейские, японские, американские). Вообще, лучший способ не промазать – это обратиться в специализированный салон или воспользоваться интернет-подбором. И уже потом из многообразия батарей, физически помещающихся под капотом, выбрать с оптимальными для вас параметрами.
Большая емкость АКБ — польза или вред
На вопрос, можно ли устанавливать на автомобиль АКБ большой емкости однозначного ответа нет. Не существует четких параметров зависимости мощности генератора и емкости аккумулятора. И сами производители устанавливают на разные автомобили с одинаковым генератором различные АКБ. Емкость аккумулятора в первую очередь определяется мощностью стартера.
В качестве примера рассмотрим «Таврию» и «Жигуль». Штатные аккумуляторы Киев для «Таврии» имеют емкость 44 А*ч. На «Жигуль» с таким же генератором устанавливается АКБ varta silver емкостью 61 А*ч. А «Волгу» с аналогичными параметрами завод-изготовитель комплектует АКБ 60 или 66 А*ч, так как у автомобилей разная мощность двигателя, а следовательно и отнимаемая стартером мощность.
Относительно максимальной предельной емкости также нет четких условий, но есть параметры, которых необходимо придерживаться. С одной стороны, если вместо АКБ емкостью 55 А*ч установить исправный и заряженный более емкий аккумулятор, он не выведет генератор из строя однозначно, но чем больше превышение штатной емкости, тем больше вероятность того, что наступят условия (выход «банки» из строя, большая разряженность) при которых действительно произойдет перезагрузка генератора.
Нельзя однозначно утверждать, что установка АКБ какой-то емкости может привести к перезагрузке генератора. В каждом конкретном случае необходимо рассматривать целый ряд условий ( степень разряженности, емкость, обороты двигателя, исправность АКБ, предельно допустимый ток отдачи и характеристики генератора).
На самом деле скорее не разумно устанавливать АКБ большой емкости, так как устанавливаемый заводом-изготовителем аккумулятор имеет достаточный запас, обеспечивающий:
— достаточный срок плановой работы;
— запас пусковых свойств с учетом всех осложняющих обстоятельств;
— резервный запас емкости для того, чтобы доехать до стоянки с вышедшим из строя генератором;
— поддержка напряжения бортсети при отрицательном балансе;
— питание всех приборов при неработающем двигателе.
Есть смысл ставить емкий АКБ только на автомобили, имеющие источники мощного потребления энергии при выключенном двигателе (вибромассажеры. мощная аудиосистема, подогрев сидений и так далее). Но также в пределах разумного и не 180 А*ч.
Почему не рекомендуется оставлять аккумуляторную батарею не заряженной?
Заряд разряженных автомобильных аккумуляторов нужно начать не позже, чем через 12 часов, в крайнем случае, через 24 часа после завершения разряда.
Когда разряженные на 50% или полностью разряженные аккумуляторы оставлять на долгое время в отсутствии заряда, то возникает сульфатация батареи. Крайне интенсивен процесс сульфатации губчатого свинца на отрицательных пластинках. Большое количество мелких частичек свинца (неиспользованного при разряде) вследствие большой плоскости соприкосновения с кислотой сульфатируются.
При этом происходит малозаметное выделение водорода. Также важно понимать, что чем больше температура и плотность электролита в АКБ, тем данный процесс проходит скорее.
Почему опасно устанавливать в автомобиль более мощный аккумулятор
При таком раскладе более емкий аккумулятор даст больше гарантий того, что, стартуя из офиса домой, вы заведете машину без всяких проблем. И если даже такой «пробочный» сценарий будет повторяться изо дня в день всю зиму, ресурса мощной АКБ хватит до того момента, как вы наконец отправитесь в дальнюю поездку (как правило, это вылазки на дачу весной) на «шоссейных» скоростях, и генератор зарядит АКБ по полной.
Значит, выходит, что стоит установить под капот максимально мощный аккумулятор, к примеру, от грузовичка, и вы не будете знать проблем с «холодным пуском»? Так было еще пару десятков лет назад.
В «Жигули», «Москвичи» и «Волги» вполне можно было установить максимально емкую АКБ, а ограничением являлось, пожалуй, лишь дефицит свободного пространства под капотом. Однако с появлением на рынке высокотехнологичных иномарок ситуация в корне изменилась. Пожалуй, главным препятствием для установки «царей-АКБ» стали высокотехнологичные генераторы. В ряде новых недешевых моделей этот узел наделен отдельным блоком (Battery Monitoring System), регулирующим зарядку АКБ не до 100%, а до 80%, что сделано прежде всего с прицелом на экологию и максимальный ресурс аккумулятора.
Так что же произойдет, если вы установите в машину с таким «умным» генератором АКБ повышенной емкости? Скажем, мануал предписывает использование АКБ на 50Ач, а вы ставите на 75 Ач или даже на 90 Ач? Получаем в результате буквально «горе от ума».
В любом случае, чтобы исключить неприятные сценарии, владельцам следует быть уверенными, что их АКБ заряжается от генератора по максимуму. Для этого можно проверить плотность электролита (подходит для батарей, у которых электролит жидкий, а не гель). На холодном двигателе при снятой клемме с помощью ареометра измеряем плотность электролита во всех отсеках.
Что будет, если выбрать аккумулятор с емкостью больше штатной?
При выборе нового аккумулятора часто возникает мысль: а если взять емкость больше прежней? Существует миф, который гласит, что установка АКБ с емкостью, выше паспортной, является опасной. Вдруг стартер сгорит, генератор сломается и т. д. А еще батарея наверняка будет постоянно недозаряжаться и поэтому рано выйдет из строя. Однако это не более, чем миф.
Можно поставить аккумуляторную батарею любой емкости, лишь бы не меньше штатной. Хотите —в два раза больше, в три и т. д. Проблем с электросетью автомобиля не будет. Стартер продолжит исправно крутить, точно так же, как и с родной АКБ меньшей емкости. А генератор будет заряжать батарею. Почему? И как это работает?
Сначала поговорим об «опасности» для стартера. Обладая постоянным собственным сопротивлением, стартер берет от АКБ ток согласно закону Ома — напряжение аккумулятора делится на сопротивление стартера. Он берет столько тока, сколько ему нужно, и ни капли больше. Когда стартер автомобиля потребляет, как условный пример, ток 100 ампер от родной 12-вольтовой батареи емкостью 55 А·ч, то те же 100 ампер (а не 200 или 400) он возьмет и от большой батареи 225 А·ч, изначально предназначенной для какого-нибудь грузовика. Разумеется, при соблюдении условия, что она тоже 12-вольтовая.
Теперь о недозаряде. Стартер (как и другие электропотребители в автомобиле) обладает постоянными и неизменными характеристиками своего «аппетита». Для наглядности представим себе количество энергии в полностью заряженном аккумуляторе как некий объем воды. Для запуска двигателя стартер берет из АКБ, скажем, один «литр». Задача генератора состоит в том, чтобы восполнить этот «литр» во время поездки на автомобиле. Соответственно, нет никакой разницы, откуда этот «литр» взять и куда вернуть — из емкости объемом 55 или 225 «литров».
Зачем вообще нужна повышенная емкость? Она пригодится, например, в случае использования в автомобиле дополнительного оборудования или эксплуатации авто при экстремально низких температурах.
Еще можно привести вот такой пример. Аккумуляторы в большинстве городских автомобилей постоянно находятся в состоянии небольшого недозаряда. Почему так получается? Завели утром машину (потратили часть запаса энергии АКБ), чуть проехали, встали в пробку и т. д. На холостых оборотах генератор малоэффективен, а если включены свет, печка, музыка, обогрев сидений и прочее, то заряд аккумулятора вовсе перестает пополняться.
Если вернуться к нашему наглядному описанию процесса, то картина получается следующая: за поездку был потрачен, например, 1 «литр», а возвращено всего 0,7. И так изо дня в день. Если не предпринимать никаких мер (а в таких ситуациях требуется либо подзарядка аккумулятора внешним зарядным устройством, либо поездка на большую дистанцию и без толкания в пробках), то спустя какое-то время двигатель просто не заведется. В случае такой халатности с аккумулятором увеличенной емкости вы тоже однажды не заведете машину, но только случится это позднее. Насколько позднее? Все зависит от объема «дополнительной» емкости и многих других факторов. Но этот «бонус» может весьма выручить.
Когда все-таки нельзя использовать аккумулятор повышенной емкости? Ограничения могут быть чисто по габаритам, когда не подходят размер и полярность. Во многих современных автомобилях отведено весьма компактное место под АКБ — умещается только строго определенной длины, ширины и высоты. И в этих параметрах, скорее всего, удастся приобрести АКБ той же емкости, что и была, или на 5 А·ч больше.
Бывают и ситуации, когда батарею с емкостью больше штатной физически поставить реально, но при этом потребуется внести изменения в настройки системы управления двигателем. В современных автомобилях от среднего класса и выше процесс зарядки аккумулятора все чаще комплексно контролирует умная электроника. Существует много различных ситуаций, когда задействован «менеджер бортовой электросети», и основа его корректной работы — данные о реальной емкости аккумулятора. Поэтому если просто поставить АКБ увеличенной емкости, вся эта система будет работать неправильно. Нужно запрограммировать новые данные, для чего обычно требуются дилерский софт и диагностическое оборудование. Ничего страшного прямо сразу не случится — вы заведете машину, поедете. Но все же лучше будет в ближайшее время отправиться к дилеру и «прописать» новую АКБ.