Эксплуатация автомобильного аккумулятора

Влияние условий эксплуатации на работоспособность аккумуляторных батарей

Наибольшее влияние на работоспособность и срок службы аккумуляторных батарей оказывают:

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

Низкие температуры снижают работоспособность и надежность батарей. Ухудшение работоспособности аккумуляторных батарей происходит потому, что при низких температурах возрастает вязкость электролита и увеличивается его электрическое сопротивление прохождению электрического тока, а также затрудняется перемешивание, необходимое для проникновения свежего электролита в поры активной массы электродов.

Систематические недозаряды, происходящие из-за снижения зарядного тока и эффективности зарядного процесса при низких температурах, могут привести к снижению емкости батарей, размораживанию и осыпанию активной массы электродов и резкому сокращению сроков их службы. Кроме того, при низких температурах электролит в сильно разряженных АКБ может замерзнуть, что приведет к разрушению корпуса батареи и полному выходу ее из строя.

При высоких температурах из-за повышенного испарения воды быстро понижается уровень электролита в аккумуляторах, происходит повышенная коррозия токоотводов положительных электродов и увеличивается саморазряд батарей при их хранении, а также происходит перезаряд батарей на машинах, что может привести к коррозии и сокращению срока службы батарей.

Таблица 1. Температура замерзания электролита
Плотность электролита при 25°C, г/см³ Температура замерзания, °С Плотность электролита при 25°C, г/см³ Температура замерзания, °С
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

Степень разряженности батарей при эксплуатации зимой допускается не более 25%, а летом не более чем на 50%. Зимой нельзя разряжать батареи, чтобы не снижать запаса энергии и предотвратить возможное замерзание электролита (таблица 1).

Уровень и колебания зарядных напряжений в электрической сети автомобиля влияют на работоспособность и срок службы батарей. При большом зарядном напряжении летом батареи будут перезаряжаться. При перезаряде происходит электролиз – разложение воды на водород и кислород. Выделяющийся на положительных электродах кислород вызывает усиленную коррозию токоотводов электродов, из-за чего батарея преждевременно может выйти из строя.

Перезаряд происходит при эксплуатации батарей на автомобилях, уровень зарядного напряжения которых превышает 14,5 В. Перезаряд является следствием неисправностей в работе регулятора напряжения. Эксплуатация батареи на автомобиле, у которого уровень зарядного напряжения меньше 13,8 В, приводит к прогрессирующему недозаряду. При этом работоспособность батареи постепенно ухудшается, так как степень ее заряженности снижается пропорционально времени эксплуатации. Снижение степени заряженности батареи может происходить также вследствие установки дополнительного электрооборудования, не предусмотренного при разработке автомобиля. Ведь выбор мощности генератора и его рабочих характеристик производится по мощности штатных потребителей электрической энергии с учетом запаса энергии, необходимого для нормального заряда батареи. Установка дополнительных потребителей, таких, как противотуманные фары, обогреватели сидений и зеркал, мощные акустические системы с большим количеством динамиков и т.п., а также замена штатных приборов, например, ламп фар, на более мощные, приводят к увеличенному потреблению энергии в системе электрооборудования.

Таблица 2. Плотность электролита в г/см³ (приведенная к 25°С) в зависимости от степени разряженности батарей
Плотность электролита полностью заряженной батареиПлотность электролита батареи, разряженнойПлотность электролита полностью заряженной батареиПлотность электролита батареи, разряженной
на 25%на 50%на 25%на 50%
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 малом зарядном напряжении батарея почти не принимает заряда, из-за чего зимой может происходить постепенное увеличение разряженности, превышающее допустимые 25%. Длительная эксплуатация батарей при степени заряженности 50-60% приводит к быстрой потере работоспособности.

Для определения степени разряженности батарей по плотности электролита нужно знать, какая плотность была установлена в конце полного заряда батареи, измерить плотность электролита во всех аккумуляторах и температуру в среднем аккумуляторе батареи. Понижение плотности электролита на 0,01 г/см° соответствует потере емкости на 5…6%. Степень разряженности батарей можно определить по таблице 2. Для правильного определения степени разряженности батарей необходимо в показания ареометра вносить температурную поправку по таблице.

Основные неисправности аккумуляторных батарей и способы их устранения

Во время эксплуатации и хранения аккумуляторных батарей могут возникать следующие неисправности:

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

Сульфатация электродов. Под этим термином понимают такое состояние электродов, когда они не заряжаются при пропускании нормального зарядного тока в течение установленного промежутка времени. Сульфат свинца имеет больший объем, чем активная масса, поэтому при сульфатации происходит закупоривание пор, выкрашивание и выдавливание активной массы, а также искривление и разрыв электродов.

Сульфатация характеризуется следующими признаками:

  • 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 газовыделение, незначительное возрастание плотности электролита и повышенное напряжение при заряде сульфатированных батарей иногда приводят к тому, что неправильно определяют окончание заряда батареи.

Причины сульфатации:

  • 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.

Исправление сильно сульфатированных электродов аккумуляторов невозможно. Частичную сульфатацию, не вызвавшую разрывов и коробления электродов, можно устранить путем длительного (до 24 ч и более) заряда батареи. Заряд необходимо вести до тех пор, пока плотность электролита и напряжение не будут постоянными в течение 5…6 ч.

Повышенный саморазряд. Аккумуляторная батарея, отключенная от разрядной цепи, самопроизвольно разряжается и теряет емкость. Такой разряд аккумуляторной батареи называется саморазрядом. Саморазряд бывает нормальным и повышенным. Нормальный саморазряд для свинцовой стартерной аккумуляторной батареи – явление неизбежное. Саморазряд считается повышенным, если после 14-суточного бездействия батарей среднесуточная величина его превышает 0,7% номинальной емкости.

Повышенный саморазряд вызывается следующими основными причинами:

  • 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 степени зависит от температуры окружающего воздуха (соответственно и от температуры электролита). При повышении окружающей температуры саморазряд увеличивается, при температуре электролита 0С и ниже саморазряд практически прекращается.

Отстающие аккумуляторы. Состояние отдельных аккумуляторов батареи должно быть практически одинаковым. Если в батарее хотя бы один аккумулятор будет разряжаться раньше остальных, то работоспособность батареи определяется именно этим отстающим аккумулятором.

Наиболее характерными признаками отстающего аккумулятора являются следующие: плотность электролита при заряде повышается значительно медленнее, чем в других аккумуляторах, и не достигает необходимого значения. Температура электролита выше, чем в остальных исправных аккумуляторах.

Короткое замыкание внутри аккумулятора. Внутренние короткие замыкания в аккумуляторах происходят между разноименными электродами через токопроводящие мостики из свинцовой губки; через осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве в результате оползания активной массы, а также за счет заполнения наиболее крупных по диаметру пор сепараторов разбухшей активной массой до образования сквозных мостиков через сепараторы. Характерными признаками короткозамкнутого аккумулятора являются отсутствие или очень малая величина э.д.с., непрерывное уменьшение плотности электролита несмотря на то, что батарея получает нормальный заряд; быстрая потеря емкости после полного заряда. Плотность электролита, а также напряжение на аккумуляторе в процессе заряда не повышаются, а после выключения зарядного тока напряжение быстро падает. При заряде в короткозамкнутом аккумуляторе быстро повышается температура.

Нарушение электрической цепи (внутренний обрыв) аккумуляторной батареи. Нарушение электрической цепи батареи обнаруживается по отказу в работе стартера при исправной цепи батарея – стартер, по низкому уровню напряжения. Оно может быть вызвано распайкой перемычек, расплавлением или обломом полюсного вывода, коррозией токоотводов.

Трещины моноблоков, баков и крышек аккумуляторов. Такие неисправности вызываются механическими повреждениями, ударами, тряской и т.п. в процессе эксплуатации. Эти неисправности обнаруживаются при внешнем осмотре, а также по быстрому снижению уровня электролита вследствие его подтекания. Трещины во внутренних перегородках моноблока вызывают постепенный разряд смежных аккумуляторов батареи. Первым признаком такого повреждения обычно является неспособность батареи держать заряд и различие в степени заряженности отдельных аккумуляторов.

Уход за аккумулятором

Периодически, не реже одного раза в 2-3 месяца, даже при безотказной работе, необходимо проверять напряжение на клеммах аккумуляторной батареи при неработающем и при работающем двигателе. Все стартерные АКБ при работе теряют часть воды из электролита. Поэтому на обслуживаемых батареях необходимо проверять уровень электролита не реже 1-2 раз в месяц и доливать дистиллированную воду (не электролит!) до требуемого уровня.

АКБ подвержены саморазряду. Поэтому при долгом бездействии их необходимо подзаряжать каждые 1 -2 месяца. Чтобы исключить разряд батареи во время длительной стоянки автомобиля, рекомендуется отключать "массу", поскольку из-за утечки тока в системе электрооборудования АКБ может разрядиться настолько, что не сможет запустить двигатель. Если же и при отключении от бортовой сети батарея быстро разряжается, это говорит о повышенном саморазряде для старой батареи или о внутреннем дефекте (коротком замыкании) для новой батареи. Надо стараться не допускать повторения глубоких разрядов, составляющих более 40-50% от емкости АКБ - после них она не сможет быстро и полностью зарядиться от генератора.

Возможны следующие причины глубоких разрядов АКБ: "утечка" тока в электрической цепи; неисправность генератора или регулятора напряжения; слабое натяжение ремня привода генератора двигателя; длительное использование потребителей при неработающем двигателе, например - сигнализации при долговременной стоянке автомобиля.

Следует помнить, что индикатор (глазок), размещенный в крышках некоторых АКБ, не всегда позволяет объективно оценить их заряженность. Поэтому, даже если цвет индикатора зеленый, реальная заряженность АКБ может колебаться в широких пределах - от 100 до 63%. Кроме того, постепенное выкипание воды из электролита приводит к повышению его фактической плотности, что дает ложное (более высокое) состояние заряженности. Надо учитывать и зимнее понижение температуры, в результате чего плотность электролита также повышается. Одним словом, в результате действия всех факторов может случиться так, что глазок будет зеленым даже у батареи, заряженность которой составляет менее 50%. Следовательно, даже если АКБ располагает индикатором, для обеспечения надежной работы необходим периодический контроль ее заряженности.

Реальный срок службы АКБ

Фактический срок службы стартерной батареи зависит как от её качества, так и от условий работы автомобиля и правильности обслуживания батареи. Условия работы на автомобиле могут существенно различаться. Например, бывает летняя или круглогодичная его эксплуатация. Среднегодовой пробег колеблется от 6-10 тыс. до 80-120 тыс. километров. При этом могут резко различаться показатели работы электрооборудования, в особенности генератора и регулятора напряжения. Большое значение имеет и режим работы различных потребителей энергии, а также наличие дополнительного (нештатного) электрооборудования. Все это приводит к тому, что фактический срок службы стартерных батарей имеет значительный разброс по величине. Наиболее короткий срок "жизни" у АКБ, установленных на автомобилях, работающих в режиме "такси". Интенсивный режим эксплуатации таких машин создает ускоренный, пропорциональный пробегу износ электродов батареи, который по времени может составлять лишь около 1,5 календарных лет. У автомобилей с усредненным режимом эксплуатации (при пробеге 15-20 тыс. км в год) срок работоспособности АКБ может доходить до 4-х лет, но лишь при условии соблюдения требований по их обслуживанию. На практике имели место случаи, когда отдельные батареи на легковых автомобилях успешно работали 6-8 лет. Выход батареи из строя при отсутствии производственного дефекта обусловлен износом пластин, который непрерывно (с различной интенсивностью) происходит, начиная от момента заливки электролита и первой зарядки АКБ.

Дайте "прикурить"!

От глубоко разряженной аккумуляторной батареи обычно не удается осуществить пуск двигателя. В этом случае проблему можно решить с помощью АКБ другого автомобиля. Для этого используют метод "прикуривания", для которого необходимы два провода с наконечниками -"крокодилами" на концах.

Прежде всего наконечник штатного минусового провода отсоединяют от полюсного вывода разряженной АКБ. Одним проводом для "прикуривания" соединяют отрицательный вывод заряженной АКБ и двигатель автомобиля с разряженной батареей. Другим проводом соединяют положительные выводы обеих АКБ. В этой ситуации снятый с разряженной батареи провод не позволит ей заряжаться от исправной батареи во время пуска двигателя, поскольку из-за большого тока это может подвергнуть последнюю глубокому разряду. Когда все необходимые провода подсоединены, можно пускать двигатель автомобиля с разряженной АКБ.

Некоторые автолюбители пытаются избежать разряда заряженной батареи, "прикуривая" при работающем двигателе автомобиля с заряженной АКБ. Этого делать не следует. Заряженная АКБ при работе двигателя подзаряжается от генератора и имеет напряжение, близкое к настроечной величине регулятора напряжения. В момент "прикуривания" напряжение на полюсах заряженной АКБ значительно снизится. Величина этого снижения зависит от величины тока, потребляемого стартером, и от продолжительности прокручивания вала двигателя до его пуска. Пониженное напряжение на заряженной АКБ при работающем двигателе вызовет увеличение зарядного тока, что с высокой вероятностью может привести к перегрузке генератора и перегоранию предохранителя в цепи заряда.

Чтобы этого не произошло, целесообразно перед "прикуриванием" дать поработать двигателю автомобиля с исправной АКБ на средних оборотах 5-10 минут. Это его прогреет, облегчит пуск после "прикуривания", а также подзарядит, а зимой еще и подогреет заряженную АКБ. После этого следует заглушить двигатель и провести "прикуривание" как указано выше. Запущенный в работу двигатель автомобиля с разряженной АКБ после присоединения к ее выводу ранее отсоединенного провода должен работать на оборотах не ниже средних. Это связано с тем, что заряд глубоко разряженной АКБ в первое время работы двигателя будет происходить при больших токах, вырабатываемых генератором, для привода которого требуется определенная мощность. При малых оборотах двигателя ее может оказаться недостаточно, и он заглохнет.