Аккумуляторная батарея

Определение

Аккумуляторная батарея (АКБ) — обратимый химический источник тока, накапливающий энергию при заряде и отдающий её при разряде; в автомобиле выполняет две разные функции — источника при неработающем двигателе и буфера бортсети при работающем.

Назначение

Три задачи, различающиеся по требованиям к батарее:

  ПУСК          отдать несколько сотен ампер за секунды
  ПИТАНИЕ       держать потребителей при неработающем двигателе
  БУФЕР         сглаживать броски напряжения генератора

Третья функция обычно упускается, а между тем именно она объясняет, почему на автомобиле с изношенной батареей выходит из строя электроника: без буфера скачки от генератора приходят на блоки управления напрямую.

Расположение

Чаще в моторном отсеке, у части автомобилей — в багажнике или под задним сиденьем (вынос ради развесовки и температурного режима). При выносе в салон обязателен вентиляционный отвод, а сечение силового провода до стартера заметно больше.

Устройство

  ПЛАСТИНЫ        свинцовые решётки с активной массой
  ЭЛЕКТРОЛИТ      раствор серной кислоты (или пропитанный AGM-стекломат)
  БАНКИ           6 последовательных элементов по ~2.1 В
  КОРПУС          полипропилен, клеммы, газоотвод

Шесть элементов по 2.1 В дают 12.6 В у полностью заряженной батареи — это не округлённая цифра, а прямое следствие химии свинцово-кислотной пары. Отсюда и практический критерий: 12.0 В означают не «почти полный заряд», а примерно половину.

Тип исполнения определяет требования к заряду: залитая (Flooded), улучшенная залитая (EFB) и AGM отличаются напряжением дозаряда и стойкостью к глубокому разряду.

Входы

Ток заряда от генератора или зарядного устройства, ограниченный напряжением бортсети.

Выходы

Ток разряда, ограниченный внутренним сопротивлением батареи; напряжение на клеммах, снижающееся с ростом тока.

Принцип работы

Заряд и разряд — одна и та же реакция, идущая в двух направлениях: при разряде активная масса пластин превращается в сульфат свинца, при заряде сульфат возвращается в исходные вещества.

Ключевая величина для автомобиля — внутреннее сопротивление, единицы миллиом. Именно оно определяет, сколько батарея способна отдать в стартер:

  U на клеммах = ЭДС − I × R_внутр

  Здоровая АКБ:   12.6 В − 200 А × 0.005 Ом ≈ 11.6 В  → пуск нормальный
  Изношенная:     12.6 В − 200 А × 0.020 Ом ≈  8.6 В  → блоки уходят в сброс

Отсюда механизм самого частого недоразумения в диагностике: напряжение покоя может быть в норме при полностью негодной батарее. Покой измеряется почти без тока, где внутреннее сопротивление ни на что не влияет; состояние батареи проявляется только под нагрузкой.

Второй механизм — необратимая деградация. Часть сульфата при длительном недозаряде кристаллизуется и в реакцию больше не возвращается; осыпавшаяся с решёток активная масса не восстанавливается вовсе. Поэтому потерянная ёмкость не возвращается ни «правильной» зарядкой, ни импульсными режимами.

Типичные неисправности

Дефект	Механизм	Признак
Глубокий разряд	Утечка тока, недозаряд, забытые потребители	Напряжение покоя ниже 12.0 В
Сульфатация	Длительная работа в недозаряде	Ёмкость упала, заряд «не берётся»
Осыпание активной массы	Вибрация, возраст, перезаряд	Ёмкость упала необратимо
Замыкание банки	Разрушение сепаратора	Напряжение покоя около 10.5 В, заряд не поднимает
Окисление клемм	Влага, газовыделение	Тяжёлый пуск при нормальном напряжении покоя
Потеря воды	Перезаряд, высокая температура	Уровень электролита ниже пластин

Типичные симптомы

Медленное вращение стартера; щелчки без прокрутки; тускнеющие приборы при попытке пуска; сброс настроек и ошибки нескольких блоков одновременно при пуске; разряд за ночь; заметная разница между поведением на холоде и в тепле.

Диагностика

  Напряжение покоя (через 4–12 ч после поездки, без нагрузки)
       12.6–12.8 В   заряжена
       12.4 В        около 75 %
       12.0 В        около 50 % — дальше эксплуатировать нельзя
       ниже 11.8 В   глубокий разряд

  Напряжение при пуске
       не ниже 9.6 В на прокрутке — иначе батарея не держит ток

  Напряжение заряда на работающем двигателе
       13.8–14.6 В на клеммах — зона исправной зарядной системы

Критерий, который важнее остальных: исправность определяется поведением под нагрузкой, а не напряжением покоя. Батарея с нормальными 12.6 В в покое и просадкой до 8 В на стартере неисправна.

Процедуры: как проверить аккумулятор мультиметром, аккумулятор садится за ночь, как заряжать АКБ.

Заблуждения

«12 В на клеммах — норма, ведь батарея 12-вольтовая». Номинал 12 В относится к обозначению, а не к состоянию. Заряженная батарея показывает 12.6–12.8 В, а 12.0 В — половина заряда.

«Генератор дозарядит в поездке». В городском режиме заряд идёт минуты и не покрывает расход на пуск. Систематический недозаряд и есть причина сульфатации.

«Новая батарея заряжена». После месяцев на складе напряжение покоя нередко около 12.2 В. Ставить её без дозаряда — начинать эксплуатацию с недозаряда.

«Ёмкость восстанавливается десульфатацией». Частично и только для свежего мягкого сульфата. Осыпавшуюся активную массу электрический импульс не возвращает.

«Отключил клемму на ночь — проверил утечку». Это проверка не батареи, а наличия потребления. Величина утечки измеряется амперметром в разрыве цепи.

Связанные понятия

• Масса автомобиля — вторая клемма батареи и обратный контур всех её токов
• Падение напряжения — величина, которой проверяются силовые соединения батареи
• Короткое замыкание — режим, ток которого ограничен только внутренним сопротивлением батареи