Автоаккумуляторы: характеристики, типы, виды

— Стартерный. Аккумуляторы, предназначенные для запуска двигателей внутреннего сгорания — а именно для прокручивания стартера, отсюда и название. Токи при запуске двигателя стартером довольно высоки; соответственно, аккумуляторы этого типа конструируются с расчетом на возможность выдавать большой ток разряда. При этом некоторые модели могут применяться и в качестве тяговых (см. ниже)

— Тяговый. Аккумуляторы, предназначенные в основном для обеспечения тяги электродвигателей в электромобилях и гибридах. Кроме того, такие батареи могут применяться также в качестве запасного источника энергии в домашнем освещении и других аналогичных системах. В отличие от стартерной, тяговая батарея работает постоянно и на относительно невысоких токах, что учитывается в конструкции. Поэтому применять подобные батареи в качестве стартерных нельзя — это может привести к аварии и даже возгоранию.

— Мотоцикл. Аккумуляторы, предназначенные для использования на мототехнике. Имеют небольшие габариты, что обусловлено, с одной стороны, относительно малым количеством места для их размещения и более строгими, чем у автомобилей, требованиями к весу, а с другой — меньшими нагрузками при пуске мотоциклетных двигателей, меньшим количеством бортовой электроники и, соответственно, более мягкими требованиями к ёмкости и ряду других характеристик. Также мотоциклетные аккумуляторы делаются максимально устойчивыми к тряске и переворотам. Могут иметь напряжение 6 В либо 12 В.

— Авто. Аккумуляторы, предназначенные для использования в легковых автомобилях и лёгких грузовиках. Имеют средние размеры и стандартное напряжение 12 В, а вот ёмкость может значительно различаться; подробнее см. «Ёмкость батареи»

— Грузовик (автобус). Аккумуляторы, рассчитанные на использование в автобусах, тяжёлых грузовиках, тракторах, комбайнах и прочем транспорте аналогичной весовой категории. Имеют большую ёмкость (обычно не менее 100 Ач, подробнее см. «Ёмкость батареи»), т.к. этот класс транспорта несёт довольно «прожорливую» бортовую электронику, а запуск двигателя связан с большими нагрузками и требует значительных энергозатрат. Напряжение в этом классе может достигать 24 В, однако на сегодняшний день такие модели практически вышли из обихода, и большинство грузовых аккумуляторов выдают традиционные 12 В.

— Водный транспорт. Аккумуляторы, предназначенные для применения на водном транспорте — в основном катерах и тяжёлых моторных лодках. Выделяются прежде всего повышенной защитой от попадания влаги, а также других отрицательных воздействий, связанных с пребыванием на водном транспорте — в частности, сильных вибраций, которые могут сбросить клемму или повредить батарею, а также наклонов (вплоть до того, что некоторые модели штатно допускают установку «на боку», под углом 90°). Сами клеммы, собственно, нередко выполняются в специальном «лодочном» формате (см. ниже), хотя встречаются варианты и с более традиционными контактами.

— Обслуживаемый. Обслуживаемыми бывают только классические свинцово-кислотные аккумуляторы (см. «Тип»): их легко выделить даже внешне — по наличию съёмных пробок, которые дают доступ к внутренним ёмкостям с электролитом. Последний представляет собой смесь серной кислоты с водой, и при каждой зарядке некоторая часть этой воды «выкипает» (разлагается на кислород и водород и улетучивается). Особенно интенсивно это происходит при перезаряде или зарядке на повышенном напряжении. Обслуживание аккумулятора состоит в периодическом пополнении запасов воды в электролите — без этого понижение его уровня приводит к повреждению пластин из-за контакта с воздухом, что непоправимо ухудшает характеристики батареи. В среднем обслуживание нужно проводить 1-2 раза в год (15-20 тыс. км пробега для легкового авто) и эти сроки обычно совпадают со сроками планового ТО. Однако это значение может различаться в зависимости от особенностей как самого аккумулятора, так и его эксплуатации; более детальная информация обычно содержится в инструкциях к конкретным моделям. «Дозаправка» должна производиться исключительно дистилированной водой, т.к. даже относительно небольшое количество посторонних примесей может повредить пластины.

— Необслуживаемый. Как следует из названия, такие аккумуляторы не требуют обслуживания, описанного выше; достигается это рядом способов, в частности заливом электролита...с запасом на весь срок службы или использованием геля (см. «Тип»). При явных преимуществах за счёт удобства в использовании, необслуживаемые аккумуляторы в то же время имеют один недостаток: они намного более чувствительны к глубокому разряду (снижается ёмкость), а, соответственно, хуже переносят холода и длительные простои.

Форм-фактор описывает общие особенности конструкции аккумулятора, в первую очередь способ установки клемм и их размеры, а также габариты самой батареи.

— Европейский. Отличительной чертой европейских аккумуляторов являются клеммы, несколько утопленные в корпус. За счёт этого данный форм-фактор считается более безопасным, чем азиатский — ниже риск короткого замыкания при падении аккумулятора на проводящую поверхность или при попадании на него металлического предмета. Кроме того, сами клеммы обычно выполнены в виде конусов Euro (подробнее см. ниже). Что же касается габаритов, то у европейских батарей больше глубина и меньше высота, чем у азиатских. Как следует из названия, данный форм-фактор встречается в автомобилях европейских производителей, преимущественно легковых.

— Азиатский. Азиатские аккумуляторы легко определить по клеммам, выступающим над верхней частью корпуса; также эти клеммы могут быть заметно тоньше европейских, т.к. во многих моделях используются конусы JAP (хотя и не во всех). Если сравнивать по размерам, то «азиаты» выше и тоньше «европейцев» (точнее, у них меньше глубина). Данный вариант популярен у японских и корейских автопроизводителей, а также довольно широко распространён среди грузовых авто.

— Американский. Довольно редкий на наших дорогах форм-фактор — вследствие того, что авто американских производителей чаще всего поставляю...тся к нам в виде модификаций, адаптированных под Европу или Азию; оригинальные версии встречаются нечасто. Легковые аккумуляторы данного форм-фактора имеют винтовые клеммы «USA» (см. «Клеммы»), расположенные не на крышке, а на передней стенке корпуса. При этом выпускаются как «чисто американские», так и комбинированные батареи, имеющие, помимо пары клемм USA на передней стенке, ещё и более привычные отечественным водителям контакты на крышке. А в грузовых аккумуляторах данного форм-фактора клеммы обычно устанавливаются на крышке, в левом боковом расположении.

При выборе аккумулятора имеет смысл уточнить, какой форм-фактор является оптимальным для Вашего авто: несоответствие по данному параметру может вызвать проблемы с совместимостью вплоть до полной невозможности установки батареи.

Среди автоаккумуляторов встречаются свинцово-кислотные, усовершенствованные свинцово-кислотные (EFB), кальциевые (Ca-Ca), гибридные, с абсорбированным электролитом (AGM), гелевые, литий-ионные (Li-Ion) и глитий-железо-фосфатные(LiFePO4). Подробнее о них:

— Свинцово-кислотный. Наиболее популярный на сегодняшний день тип. В широком смысле все современные автомобильные аккумуляторы являются свинцово-кислотными, т.к. их конструкция основана на сочетании электродов из соединений свинца и электролита, роль которого играет разбавленная водой серная кислота. Однако в данном случае подразумевается классический тип батарей, в которых используется обычный жидкий электролит. Их широкое распространение обусловлено простотой конструкции и невысокой стоимостью в сочетании с характерными для всех свинцово-кислотных батарей хорошими показателями ёмкости и пусковых токов (см. ниже), а также устойчивостью к низким температурам (по сравнению с другими типами аккумуляторов).

— Кальциевый (Ca-Ca). Разновидность аккумуляторных батарей со свинцовыми пластинами, которые легированы кальцием в пропорции не больше 0.1 % от общей массы электрода. Преимущества кальциевых АКБ перед сверстниками — длительный эксплуатационный ресурс, повышенная прочность п...ластин и их малая толщина, малообслуживаемая или необслуживаемая конструкция. Аккумуляторы Ca-Ca спокойно переносят повышенное напряжение до 14.8 В и характеризуются низким уровнем саморазряда. Губительным для таких моделей может оказаться лишь глубокий разряд АКБ, в ходе чего образующийся сульфат кальция закупоривает поры пластин и практически не растворяется в электролите. Единожды разряженный кальциевый аккум теряет до 20 % от первоначальной ёмкости, восстановить которую не представляется возможным.

— Гибридный. Аккумуляторные батареи с положительным электродом, который изготовлен по одной технологии, а отрицательным — по другой. Встречаются следующие разновидности «гибридов»: аргентум-кальциевые, карбоново-кальциевые, карбоново-свинцовые, оловянно-кальциевые и т.п. Разные металлы вводятся в схему строения аккумулятора во благо обеспечения стойких рабочих характеристик АКБ. В частности, некоторые из них выступают гарантами устойчивости источника питания к глубокому разряду, другие нацелены на низкий саморазряд батареи. Наибольшее распространение получили кальциевые «гибриды», обозначаемые маркировками Calcium Plus или Ca+. В целом же гибридные аккумуляторы несут клеймо Hybrid.

— Свинцово-кислотный (EFB). Усовершенствованный подвид свинцово-кислотных АКБ с более продолжительным эксплуатационным ресурсом, высокой степенью безопасности и практически необслуживаемой конструкцией. Аббревиатура EFB расшифровывается как Enhanced Flooded Battery, что означает «Улучшенная батарея с жидким электролитом». Отличительная черта технологии EFB — толстые пластины из чистого свинца безо всяческих примесей. Положительные пластины в конструкции АКБ завёрнуты в специальные «пакеты» из микроволокна, которое впитывает и удерживает жидкий электролит. Как следствие, предотвращается интенсивное осыпание активного вещества и значительно замедляется процесс сульфатации при глубоком разряде аккумуляторной батареи. А за счёт однородной структуры электролита (перемешивается при естественном движении автомобиля) повышается общий срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов EFB и увеличивается скорость зарядки.

— Абсорбированный электролит. Ещё одна разновидность свинцово-кислотного аккумулятора, известна также под аббревиатурой AGM. Главную особенность конструкции описывает само название: в таких батареях пространство между пластинами заполнено не жидкостью, а микропористым пластиком, который пропитан собственно электролитом (водным раствором серной кислоты). Такая конструкция имеет ряд преимуществ перед классической: так, AGM-батареи не требуют обслуживания (см. «Обслуживание») и практически не выделяют газов при зарядке (образующиеся кислород и водород рекомбинируются внутри самой батареи), устойчивы к тряске и хорошо подходят для систем start-stop (см. «Поддержка start-stop»). Их недостатками являются высокая чувствительность к повышенному напряжению при зарядке, необходимость специального зарядного устройства (обычные подходят плохо), а также высокая цена.

— Гелевый. Разновидность свинцово-кислотных аккумуляторов, в которых электролит является не жидким, а сгущён до состояния геля. Такая конструкция даёт ряд преимуществ по сравнению с классическим вариантом (см. выше): большее количество циклов заряда-разряда (а значит, дольше срок службы); минимум утечек электролита и сопутствующих газов; нет необходимости в обслуживании (см. «Обслуживание»); устойчивость к глубоким разрядам и колебаниям температуры и др. С другой стороны, и стоят такие батареи ощутимо выше.

— Литий-ионный (Li-Ion). Литий-ионная технология изначально применялась в батареях для портативных гаджетов вроде мобильных телефонов, однако такие аккумуляторы используются всё шире, и с недавних пор стали применяться и в транспорте. Первым типом транспорта, где используется Li-Ion технология, стали мотоциклы. Из достоинств таких батарей перед более традиционными разновидностями можно отметить меньшие габариты и вес, способность выдавать высокие пусковые токи и заряжаться высокими токами (последнее значительно уменьшает время зарядки), а также большое число циклов заряда-разряда и длительный срок хранения. Кроме того, такие аккумуляторы содержат минимум вредных веществ, не используют кислот и тяжёлых металлов а некоторые модели даже прямо позиционируются как абсолютно безвредные для окружающей среды. Главный недостаток литий-ионных моделей — весьма «кусачая» цена.

— Литий-железо-фосфатные (LiFePO4). Такие батареи фактически являются модификацией литий-ионных (см. соответствующий пункт), разработанной для устранения некоторых недостатков оригинальной технологии. Примечательны прежде всего высокой надёжностью и безопасностью: вероятность «взрыва» батареи при перегрузке сведена практически к нулю, да и в целом LiFePO4 без проблем справляются с высокими пиковыми нагрузками. Кроме того, они довольно устойчивы к холоду и держат рабочее напряжение почти до самого разряда. Главным недостатком данного типа является несколько меньшая ёмкость.

Конструкция клемм аккумулятора. От этого параметра зависит в первую очередь совместимость с той или иной моделью авто — разные автопроизводители применяют разные системы подключения батарей. Отметим, что некоторые типы клемм могут работать с «неродными» проводами; однако подобное подключение имеет ряд «подводных камней», и поэтому пользоваться им стоит только в крайних случаях и только ознакомившись со всеми техническими нюансами.

— Конус (Euro). Контакты в форме усечённых конусов, не имеющие каких-либо собственных зажимов — роль креплений при подключении такого аккумулятора играют хомуты на соответствующих проводах бортовой электросети. Конусы, как правило, «утоплены» в крышку аккумулятора. Они имеют стандартный диаметр: для верхней части плюсового контакта он составляет 19,5 мм, минусового — 17,9 мм. Клеммы Euro используются в автомобилях отечественных и европейских производителей.

— Тонкий конус (JAP). JAP — сокращение от Japan. Соответственно, батареи с подобными клеммами применяются преимущественно в машинах от производителей из Японии и других азиатских стран (поэтому для таких клемм используется также термин Asia). Их конструкция во многом схожа с описанным выше Euro, однако конусы JAP выступают над крышкой и имеют меньший диаметр — 12,7 мм и 11,1 мм для «+» и «-» соответственно. За счёт этого такие аккумуляторы физически совместимы также с большинством машин под Euro, т.к. зажимы...на проводах часто делаются регулируемыми; кроме того, выпускаются и простейшие переходники, надеваемые на «азиатские» клеммы и увеличивающие их размер до «европейских». А вот поставить «евробатарею» на авто с JAP без замены креплений или использования довольно сложных переходников нельзя.

— Винтовые (USA). В отличие от конусов, подобные клеммы сами представляют собой зажимы, основанные, в соответствии с названием, на использовании винтов. Провода под них оснащаются специальными контактными пластинами (в форме кольца или буквы U), которые надеваются на штифты с резьбой; в крайнем же случае можно обойтись вообще без таких пластин, зажав в креплении зачищенные и загнутые концы проводов. Такие контакты используются преимущественно в авто американских производителей.

— Под болт (мото). Клеммы, рассчитанные на использование контактов в виде болтов: такой болт, соединённый с проводом, продевается в отверстие клеммы и фиксируется гайкой. Подобное крепление может использоваться в аккумуляторах разных назначений (см. выше), однако в данном случае, в соответствии с названием, подразумеваются лишь «мотоциклетные» разновидности подобных клемм, устанавливаемые в соответствующих моделях батарей.

— Под болт (лодочные). Болтовые клеммы, аналогичные по принципу действия описанным выше мотоциклетным, однако применяющиеся в водном транспорте и аккумуляторах под такой транспорт (см. «Назначение»).

— Лепестковые. Имеют форму «лепестка» и представлены быстросъемным соединением по принципу «папа и мама». Такие разъемы хороши тем, что нет необходимости дополнительно зажимать и фиксировать контакт болтом/гайкой. Как правило, на самом аккумуляторе находится штекер «папа» — обычная пластина, похожая на лепесток. Клемма лепесткового типа легко одевается и снимается, обеспечивая при этом достаточно надежный контакт. Аккумуляторы с лепестковыми клеммами отличаются высокой надежностью и долговечностью.

Расположение клемм на аккумуляторе может различаться в зависимости от его назначения (см. выше) и некоторых других особенностей. На сегодняшний день могут встречаться такие варианты:

— Стандартное. Стандартным считается расположение клемм на верхней панели аккумулятора, которая обычно представляет собой прямоугольник, вдоль длинной стороны этого прямоугольника. Используется во всех видах батарей («см. «Назначение»), а в аккумуляторах для легковых авто является практически стандартным вариантом.

— Боковое. В этом варианте клеммы обычно располагаются на верхней крышке вдоль короткой стороны аккумулятора, сбоку, если смотреть на него с лицевой стороны — отсюда и название. Практически все модели с подобным расположением рассчитаны на грузовики и автобусы (см. «Назначение»).

— Диагональное. Клеммы располагаются по диагонали верхней крышки, т.е. в противоположных углах прямоугольника. Такая схема встречается на сегодняшний день весьма редко, чаще всего в аккумуляторах под тяжёлую технику (см. «Назначение»).

— Центральное. Как и при описанном выше стандартном расположении, клеммы в данном случае размещены вдоль длинной стороны верхней крышки аккумулятора. Однако они находятся не у края крышки, а смещены к центру — отсюда и название. Принципиальных отличий от акк...умуляторов со стандартными клеммами подобные модели не имеют, однако по ряду причин встречаются относительно редко.

— С торца. В данном случае подразумевается установка клемм на передней стенке аккумулятора, характерная для американского форм-фактора (см. выше). Такие клеммы могут сочетаться со стандартными, на крышке, однако даже такие комбинированные модели всё равно принято считать «торцевыми».

В данном случае под полярностью подразумевается расположение клемм на аккумуляторе. Традиционно она называется по расположению клеммы «+», если смотреть на аккумулятор с лицевой стороны (или, в случае боковых клемм — с той стороны, ближе к которой они расположены).

— + слева. В отношении легковых автомобилей такую полярность в странах СНГ часто называют «прямой» или «нашей», т.к. левое расположение «плюса» характерно для авто советской и российской конструкции. В то же время в грузовиках (см. «Назначение») ситуация противоположна — левый «плюс» является европейским стандартом.

— + справа. В легковых авто правый «плюс» характерен преимущественно для европейских моделей, за что эта полярность в странах СНГ получила неофициальное название «евро», или «обратная» (в отличие от отечественной «прямой»). В батареях для грузовиков всё наоборот.

— + справа/ + слева. Такая маркировка значит, что данная модель аккумулятора выпускается как с правым, так и с левым «плюсом» (см. выше), и Вы можете выбрать вариант в зависимости от модели автомобиля.

Отметим, что приведённое выше деление на «прямую» и «обратную» полярность не является абсолютным, и в любом случае перед покупкой аккумулятора этот параметр в Вашем авто стоит уточнить отдельно.

Номинальное напряжение аккумуляторной батареи, по сути — приблизительное напряжение в вольтах, выдаваемое аккумулятором на нагрузку в штатном режиме работы.

На сегодняшний день наиболее распространены такие варианты:

— 6 В. Наиболее лёгкие, наименее ёмкие и мощные модели, устанавливаемые исключительно на мототехнику. Однако даже там встречаются относительно редко, а некоторые серии мотоаккумуляторов могут включать модели и на 6 В, и на 12 В.

— 12 В. Штатное напряжение аккумулятора для всех современных легковых автомобилей, также широко применяется как в мототехнике, так и тяжёлом транспорте вроде грузовиков и автобусов.

Фактическое значение напряжения обычно несколько отличается от номинального, но незначительно и, как правило, в сторону превышения, грубо говоря, «с запасом»; ниже оно может упасть лишь при очень глубоком разряде.

Электрическая ёмкость аккумулятора, иными словами — количество энергии, хранимое батареей на полном заряде. Значение ёмкости выражается в ампер-часах и обозначает количество часов, в течение которого полностью заряженная батарея разрядится до минимально допустимого заряда, выдавая на нагрузку ток в 1 ампер. Например, ёмкость 40 Ач означает, что батарея способна выдавать ток 1 А в течении 40 ч, либо 2 А в течение 20 ч и т.п. На практике более ёмкий аккумулятор даёт больше попыток запуска двигателя, а также способен дольше проработать на малой нагрузке (например, при питании аудиосистемы авто).

Требования к ёмкости для разных типов транспорта заметно отличаются. Так, в мотоциклетных аккумуляторах она редко превышает 20 Ач, средним значением для легковых авто считаются 40-80 Ач (но есть варианты на 100 Ач и больше), а для тяжёлой техники вроде автобусов приемлемая ёмкость начинается где-то со 100 Ач. Оптимальное значение ёмкости аккумулятора часто указывается производителем в характеристиках транспортного средства, и при выборе модели по ёмкости стоит ориентироваться в первую очередь на эти цифры.

Пусковой ток аккумулятора, измеренный в соответствии со стандартом EN (единый стандарт Евросоюза). Согласно этому стандарту, пусковым током является максимальная сила тока, которую аккумулятор при температуре электролита -18 °C может выдавать в течении 30 с без падения напряжения ниже определённого уровня (для стандартных 12 В батарей — не ниже 7,2 В). Термин «пусковой» появился потому, что такой режим работы аналогичен запуску двигателя, когда аккумулятору в течении недолгого времени приходится выдавать на стартер ток высокой мощности.

Рекомендованное значение пускового тока в целом связано с весовой категорией машины: чем она тяжелее — тем более мощный ток обычно нужен для запуска. А многие производители прямо указывают рекомендуемые значения в характеристиках той или модели транспорта. Если же аккумулятор покупается на замену, то общее правило таково: его пусковой ток должен быть не меньше, чем у предшественника.

Отметим, что на практике могут встречаться обозначения пускового тока ещё по 3 стандартам: SAE (США), DIN (Германия) и ТУ (ГОСТ 959-91, Россия). Первый практически идентичен EN, а DIN и ТУ довольно просто перевести в EN и обратно: они аналогичны между собой, и каждый из них даёт число, приблизительно в 1,7 раз меньшее NE. То есть, например, для замены аккумулятора на 200 А по ТУ стоит искать модель с током не ниже 340 А (200*1,7) по EN.

Наличие индикатора заряда на аккумуляторе.

Такой индикатор отображает текущий уровень заряда и позволяет в общих чертах оценить состояние батареи буквально с одного взгляда, без дополнительных действий и диагностического оборудования. В некоторых моделях обслуживаемых аккумуляторов индикатор может сигнализировать не только о необходимости зарядки, но и о необходимости долить воды в электролит (подробнее см. «Обслуживание»).

Возможность использования аккумулятора в автомобилях, оснащённых системой start-stop.

Система start-stop создана для экономии топлива и снижения вредных выбросов в условиях современного города, когда машины вынуждены часто останавливаться на светофорах и в пробках. В таких авто предусмотрена упрощённая процедура глушения и пуска двигателя для коротких остановок: например, стоя на светофоре, водитель глушит авто нажатием кнопки, а когда загорается зелёный — запускает авто простым нажатием на педаль сцепления. Это обеспечивает значительную экономию топлива, однако многократные запуски значительно повышают нагрузку на аккумулятор — обычные батареи могут износиться в считанные дни. Поддержка start-stop позволяет аккумулятору эффективно работать в режиме многократных пусков, сохраняя свои характеристики в течение долгого времени.

Из-за использования свинцовых пластин современные автомобильные аккумуляторы, даже самые миниатюрные, имеют весьма значительный вес. Специальная ручка в верхней части батареи значительно облегчает переноску. Обычно она делается складной.