Зимняя эксплуатация аккумуляторной батареи

Электрооборудование современных автомобилей укомплектовано двумя источника­ми электрической энергии: генератором и аккумуляторной батареей (АКБ). Оба этих ис­точника работают в самостоятельных режимах, но по отношению к потребителям элек­трической энергии автомобиля они включены параллельно. Это позволяет работать им как поочередно, так и одновременно, на питание включенной нагрузки. Генератор выда­ёт энергию при работающем двигателе, а стартерная батарея призвана запустить двига­тель. В отличие от генератора, который при работающем двигателе выдаёт электроэнер­гию равномерно, стартерная батарея работает циклически в более широком диапазоне, её разряд сменяется последующим зарядом от генератора.

 

Эти и ряд других факторов используются автопроизводителями в своих среднестати­стических расчётах для вычисления технических показателей взаимозависимых компо­нентов электрической бортовой системы автомобиля, которые позволяют поддерживать заряженность аккумулятора в пределах 75-95 %. Такая заряженность необходима для надёжного пуска двигателя, включая зимние условия. Эксплуатация батареи с более низкой заряженностью приведёт к сокращению её надёжности и ресурса. Более высо­кая заряженность и избыток заряда (после 100 % заряженности начинается режим пе­резаряда) также приводят к резкому снижению ресурса аккумуляторной батареи. Такой режим ра­боты, как правило, характерен для летнего времени при высокой температуре окружа­ющего воздуха и интенсивной эксплуатации автомобиля (350-400 км пробега в сутки). В зимнее время перезаряд батареи может наступить только при неисправном регулято­ре напряжения.

 

Стартерные аккумуляторные батареи выпускаются производителями в общеклиматическом исполнении, которое допускает их круглогодичную эксплуатацию в широком диапазоне температур окружающей среды. Температура в подкапотном пространстве автомобиля в значительной мере дополняется теплом от работы двигателя. Величины предельных температур показывают те значения, при которых батарея в принципе сохраняется, как целостное изделие без потери герметичности и работоспособности после возвращения к нормальным условиям эксплуатации.

 

Особенность зимнего периода работы аккумуляторной батареи на автомобиле заключается в том, что температура электролита бывает значительно ниже нулевой отметки. Этот фак­тор резко снижает зарядный ток, проходящий через батарею (при прочих равных усло­виях, в сравнении с летним периодом). Кроме того, зимой пуск двигателя требует уве­личенного тока от аккумуляторной батареи на питание стартера, да и число попыток пуска увеличи­вается.

 

Длительное воздействие предельных температур в режимах реального использования аккумуляторной батареи приводит к следующим последствиям:

- существенное уменьшение ресурса при длительной эксплуатации в условиях высоких температур (выше +45°С);

- значительное снижение (до полной потери) работоспособности в режиме пуска двигателя при низких температурах (температура ниже –30°С без дополнительного обогрева).

 

Зимняя эксплуатация аккумуляторной батареи сопровождается следующими осложняющими факторами:

 

1. Для пуска холодного двигателя требуется отдача от аккумуляторной батареи большей мощности и энергии вследствие увеличения значений разрядного тока и увеличения продолжительности работы стартера для преодоления повышенного (в два с половиной - три раза) момента сопротивления холодного двигателя и трансмиссии с загустевшим холодным маслом. Это приводит к более глубокому разряду аккумуляторной батареи при пуске.

 

2. При понижении температуры электролита увеличивается его вязкость, снижается электропроводность и скорость диффузии электролита в поры активной массы, что приводит к снижению эффективности процесса заряда от генератора при установленных усредненных (круглогодичных) величинах зарядного напряжения на автомобиле.

 

3. Увеличивается число включенных в работу в течение длительного времени потребителей электроэнергии, предназначенных как для обеспечения комфорта пассажиров (отопитель салона, обогреватели зеркал и сидений), так и для безопасного движения автомобиля, которые получают питание от генератора, а при режиме холостого хода – от аккумуляторной батареи.

 

4. Скорость движения автомобиля на зимней дороге существенно ниже (снег, голо­лёд), что непременно уменьшает отдачу генератора. При этом число потребителей энергии, включаемых на автомобиле при каждой поездке, как правило, больше, чем в летнее время. Более короткий световой зимний день увеличивает время работы световых при­боров. Все перечисленные условия и факторы снижают возможность полного заряда аккумуляторной батареи от генератора автомобиля при работающем двигателе. В про­цессе движения автомобиля аккумуляторная батарея «помогает» генератору обеспечивать работу включенных потребителей энергии при остановках автомобиля у перекрестков, торможении и во время стоянки при остановке двигателя.

 

Влияние осложняющих факторов на уменьшение степени заряженности аккумуляторной батареи усиливается многократно, если генератор автомобиля не обеспечивает отдачу номинальных показателей (ток нагрузки) вследствие износа его узлов и деталей. Поэтому, если владелец автомобиля со сроком эксплуатации более трёх лет не проверит перед началом зимнего сезона работоспособность генератора, он может оказаться зимой, особенно при морозной погоде, с разряженной батареей, которая однажды утром «вдруг» окажется неспособна пустить двигатель.

 

Во время оттепелей, которые нередко сопровождаются мокрым снегом или туманами, то есть – повышенной влажностью воздуха, под капотом автомобиля по влажным проводам могут возникать значительные токи «утечки», которые приводят к усиленному разряду батарей за время их бездействия. Это, конечно, приводит к снижению её работоспособности в режиме пуска двигателя.

 

Для того чтобы уменьшить влияние отрицательных факторов, сопровождающих эксплуатацию в зимнее время и снижающих степень заряженности аккумуляторных батарей, полезно выполнять следующие несложные мероприятия:

- контролировать натяжение ремня привода генератора, при котором будет обеспечена, согласно инструкции на автомобиль, полная отдача генератором энергии, необходимой для питания штатных потребителей и заряд аккумуляторной батареи;

- не допускать длительной работы потребителей энергии на автомобиле при выключенном двигателе;

- периодически контролировать систему электрооборудования на отсутствие тока «утечки». Если позволяют условия хранения (гараж или охраняемая стоянка) и устройство автомобиля, то при длительном бездействии отключать аккумуляторную батарею (в гараже или на охраняемой стоянке), от бортовой сети автомобиля. Для этого необходимо снимать один из полюсных наконечников с вывода батареи;

- если «массовый» провод от аккумуляторной батареи соединён только с кузовом автомобиля, целесообразно дополнительно соединить тот же вывод батареи с двигателем отдельным проводом большого сечения (не менее 20 мм²), – это позволит уменьшить потери напряжения в цепи «батарея-стартер» и улучшит условия пуска двигателя;

- при пуске двигателя в сильные морозы (при температуре ниже – 18-20°С) перед включением стартера рекомендуем выключать сцепление, чтобы не затрачивать энергию батареи на проворачивание стартером трансмиссии с загустевшим холодным маслом;

- для более эффективного использования тепла двигателя для подогрева батареи и улучшения, тем самым, условий её заряда, целесообразно часть радиатора со стороны аккумуляторной батареи закрывать от потока холодного воздуха при сильных морозах (ниже – 15°С);

- периодически контролировать плотность электролита (при наличии пробок на крышке батареи) или измерять НРЦ на выводах батареи в состоянии покоя, то есть через восемь-десять часов поле остановки двигателя, если значение НРЦ будет менее 12,5 В или плотность электролита, приведенная к + 25° С, окажется ниже 1,20 г/см³, аккумуляторную батарею необходимо зарядить от стационарного зарядного устройства.

 

Выполнение вышеперечисленных мероприятий позволит исключить отказы в работе стартерных аккумуляторных батарей в зимних условиях, сохранить их надёжность и долговечность.

 

Следует также помнить, что холодная батарея имеет повышенное внутреннее электрическое сопротивление, и поэтому, при неизменной величине настройки регуля­тора напряжения, получает значительно уменьшенный зарядный ток от генератора. Отсюда возникает недоумение: генератор исправен, энергия для заряда от генератора идёт, а аккумуля­торная батарея слабо заряжена. Необходимо также учитывать, что КПД заряда аккумуля­торной батареи при отрицательной температуре электролита значительно ниже, чем при положительной температуре.

 

При разряде плотность электролита в аккумуляторах снижается, вследствие взаимодействия активных материалов с электролитом с образованием сульфата свинца. И чем глубже разряд, тем ниже плотность электролита. Количество активной массы и электролита сбалансированы для получения заданной ёмкости аккумуляторной батареи. Поэтому в конце разряда плотность электролита снижается до значения 1,08-1,10 г/см³. Из Рис. 47 видно, что электролит полностью заряженной батареи (1,28 г/см³) замерзнет при температуре –65°С, а полностью разряженной (1,10 г/см³) –уже при –7°С. Это значит, что при нормальной для России зимней погоде (до –30°С) может замерзнуть электролит у батареи разряженной на 45-50 % (1,19-1,20 г/см³). Льдом разрушается активная масса на пластинах, могут образоваться трещины и на корпусе батареи (Рис. 49).

 

Поэтому изготовители батарей считают недопустимым эксплуатацию батарей со степенью заряженности ниже 75 % (плотность электролита 1,24 г/см³ или НРЦ 12,6 В). Это продиктовано необходимостью обеспечить безотказную работоспособность аккумуляторной батареи при низкой температуре, уменьшить вредное влияние состояния низкой заряженности при зимней эксплуатации на ресурс батареи по причине разрушения активной массы пластин.

 

Можно однозначно утверждать, что образование льда во всех или нескольких аккумуляторах батареи говорит о том, что она в процессе эксплуатации разрядилась значительно ниже уровня, допустимого согласно инструкции по эксплуатации. Причинами низкой заряженности, как упоминалось ранее, могут быть неисправности генератора, регулятора напряжения, замыкания в проводке, большой отбор мощности нештатным оборудованием и т.п.

 

Если же замерзает электролит только в одном из шести аккумуляторов батареи, это говорит о том, что именно в этом аккумуляторе, вероятно, имеется короткое замыкание (КЗ) разноимённых пластин, которое приводит к саморазряду данного аккумулятора. При этом в остальных аккумуляторах батареи электролит не замерзает, и его плотность остаётся нормальной. Если это происходит во время гарантийного срока, значит, причиной замыкания является производственный дефект. Поэтому такая батарея должна быть предъявлена в сервисный центр или продавцу для установления вида дефекта с целью замены на новую исправную батарею.

 

При холодной погоде (температура значительно ниже нуля) доливать дистиллированную воду в аккумуляторную батарею для восстановления уровня электролита в аккумуляторах следует только перед выездом автомобиля или во время заряда от стационарного устройства. Это исключит замерзание доливаемой воды до того, как она успеет перемешаться с холодным электролитом.