Консультации

Особенности зарядки автомобильных аккумуляторов

Разряженный аккумулятор неработоспособен, глубоко разряженный аккумулятор не только неработоспособен, но и быстро и необратимо деградирует.

Чтобы не допустить преждевременный выход из строя аккумулятора, его требуется своевременно и правильно зарядить.

В подавляющем большинстве случаев аккумулятор оказывается в разряженном состоянии не по причине своего плохого качества, а в результате нашей собственной неграмотности или безалаберности. К разряженному состоянию аккумулятора может привести неисправность в системе зарядки автомобиля, плохо натянутый ремень генератора, неисправности в электропроводке автомобиля, неплотно закрытая дверь или багажник, не выключенная лампочка и др.  Поэтому в этой статье мы коснёмся, главным образом, правил и нюансов зарядки исправных, не сильно изношенных и ещё не сильно засульфатированных аккумуляторов. Для восстановительной зарядки аккумуляторов, которые уже сильно изношены или засульфатированы в результате долгой и интенсивной эксплуатации или систематических нарушений правил по эксплуатации требуется специальное оборудование и специальные навыки. Поэтому остановимся на случаях, где вмешательство специалиста не требуется. 

 Способов зарядки существует много, но основных – всего два.  Это зарядка постоянным током, и зарядка при постоянном напряжении.  Эти способы, как правило, и реализуются в большинстве зарядных устройств.  Все остальные способы зарядки – ступенчатый заряд, импульсный заряд, реверсивный заряд, комбинированные методы и др. являются производными от двух основных, и в непрофессиональных зарядных устройствах, как правило, не встречаются.  У каждого из способов есть свои преимущества и свои недостатки. Поэтому, по большому счету, не важно, какой из способов реализован в данном конкретном ЗУ.  При соблюдении всех необходимых правил любым из них можно достаточно качественно зарядить аккумулятор.

Итак, приступим.

Зарядка аккумулятора должна проводиться в хорошо проветриваемом помещении.  В процессе зарядки выделяется смесь водорода и кислорода – гремучий газ, поэтому не допускайте вблизи аккумулятора открытого огня, искрения, не курите.  При необходимости поверхность аккумулятора надо очистить от пыли и загрязнений. Лучше это делать не синтетической ветошью во избежание возможной электризации и появления искры.  Если аккумулятор обслуживаемый, то крышки заливных отверстий лучше вывернуть, вентиляционные отверстия прочистить.

Для оптимальной зарядки желательно более-менее точно представлять тип аккумулятора, степень его изношенности, состояние, в котором он находится в данный момент.

Классические свинцово-сурмяные аккумуляторы заряжаются током не более чем одна десятая часть емкости.  Аккумуляторы с серебряным и кальциевым легированием, а так же изготовленные по гибридной технологии на первых этапах зарядки допускают более высокие токи зарядки.

Если Ваше зарядное устройство имеет регулировку по току, то соответственно выставляется зарядный ток величиной не более одной десятой емкости аккумулятора.  Если мощность ЗУ не позволяет выставить такой ток, то можно выставить ток меньшей величины, для аккумулятора это даже полезно.  При зарядке малым током активизируется большая поверхность активной массы, КПД зарядки выше, то есть зарядка проходит более качественно, но и время зарядки так же, соответственно, увеличивается.  Так что, если позволяет время, аккумулятор лучше заряжать током меньшей величины, оптимально – 1/20 часть емкости.

В зарядных устройствах, не имеющих регулировки по току, как правило, реализован принцип зарядки по постоянному напряжению. В таких ЗУ по мере зарядки зарядный ток уменьшается, и время для полной зарядки требуется больше, чем у ЗУ со стабилизацией по току.

Степень изношенности аккумулятора отражается на КПД зарядки.  Чем аккумулятор изношеннее, тем ниже КПД.  В пределе для нового аккумулятора КПД не превышает 85% при зарядке малым током.  Для аккумулятора, который в эксплуатации уже не один год, КПД зарядки не больше 50-60%. Следует так же помнить, что при снижении температуры КПД зарядки так же падает.

Для определения степени заряженности обслуживаемых и малообслуживаемых аккумуляторов нужен ареометр.  Степень заряженности достаточно точно определяется по плотности электролита.

Таблица 1. Степень заряженности АКБ при температуре +15 ⁰С.

Таблица 2. Поправки к показаниям ареометра в зависимости от температуры.

При отсутствии ареометра или если аккумулятор полностью необслуживаемый степень его заряженности можно примерно определить с помощью вольтметра.  Напряжение одной электропары свинцово-кислотного аккумулятора равно 2,11В.  То есть напряжение полностью заряженного автомобильного аккумулятора (который состоит из 6-ти секций) составляет Uхх=12,66В.  Далее степень заряженности определяется по таблице 1.

Разряженным считается аккумулятор, имеющий степень заряженности меньше 75%, глубоко разряженным – имеющий степень заряженности меньше 50%. Такой аккумулятор в обязательном порядке надо снимать с эксплуатации и ставить на зарядку.

После определения состояния аккумулятора и возможностей зарядного устройства можно ответить на основной вопрос: сколько времени, и каким током заряжать аккумулятор для оптимальной заряженности.

Пример

Необходимо как можно быстрее зарядить аккумулятор типа 6-СТ60, который находится в эксплуатации около трех лет. Плотность электролита по секциям составляет 1,18-1,20г/см³. Для зарядки есть зарядное устройство со стабилизацией по току.

Итак, по плотности электролита можно определить, что степень заряженности аккумулятора составляет не более 40%. Поскольку аккумулятор надо зарядить быстро, целесообразно выставить ток зарядки Iзар=1/10*С(где С – емкость аккумулятора).

Для полной зарядки аккумулятору нужно сообщить зарядную емкость Сзар=С*(1-qзар)=60*(1-0.4)=36А*ч.

Поскольку АКБ достаточно долго находится в эксплуатации КПД зарядки составит порядка  60%. Теперь можно оценить время зарядки Тзар= Сзар/( Iзар*КПД)=36/(6*0.6)=10часов.

То есть ориентировочное время полной зарядки составит около 10-ти часов. Если же для зарядки будет использоваться ЗУ со стабилизацией по напряжению, то время зарядки будет примерно в 1,5 раза больше.

Все приведенные расчеты приблизительны. Никогда нельзя точно определить степень заряженности и степень изношенности аккумулятора. Реальное время зарядки может несколько отличаться от расчетного как в одну, так и в другую сторону. В любом случае и при использовании любого ЗУ зарядка должна вестись под наблюдением.

На первом этапе зарядки большая часть энергии тратится на поляризацию пластин и разогрев электролита, чем на непосредственные зарядно-восстановительные процессы в электролите и в активной массе пластин. Поэтому в это время роста плотности электролита практически не наблюдается. В дальнейшем плотность начинает достаточно линейно возрастать, и по достижении полной заряженности ее рост замедляется. Дальше рост плотности электролита обусловлен уже не восстановительными реакциями, а электролизом воды, ее испарением, активацией процессов износа электродов. То есть аккумулятор выходит в режим перезаряда.

Интенсивное газовыделение в аккумуляторе в процессе зарядки начинается по достижении примерно 80% заряженности, когда аккумулятор уже почти полностью заряжен. После начала интенсивного газовыделения аккумулятор желательно держать на зарядке не более 2-х часов. После этого можно говорить о полной зарядке аккумулятора.

Интенсивное газовыделение может начинаться и раньше, если аккумулятор достаточно сильно изношен или засульфатирован.

Для такого аккумулятора все вышеприведённые расчёты некорректны, и дальнейшую зарядку и восстановление его нужно доверить специалисту.

В процессе зарядки нужно следить за температурой электролита. При нагреве аккумулятора более 45 ⁰С зарядку нужно прекратить и продолжить её только поcле остывания не выше 30 ⁰С.

Далее приводится график изменений параметров аккумулятора в процессе зарядки (см. рис.1).

Рисунок 1.

Зарядка абсолютно необслуживаемых аккумуляторов осложнена тем, что нет возможности контроля за плотностью электролита.

Такие аккумуляторы лучше заряжать ЗУ со стабилизацией по напряжению. Необслуживаемые аккумуляторы изготовляются, как правило, с применением кальциевого или серебряного легирования пластин. КПД зарядки таких аккумуляторов несколько выше, кроме того, для них допускаются более высокие зарядные токи, т. е. такие аккумуляторы заряжаются быстрее.

При использовании ЗУ со стабилизацией по напряжению в районе 15 В необслуживаемый аккумулятор даже из полностью разряженного состояния зарядится уже через 14-16 часов, в то время как обычному свинцово-сурьмяному требуется не меньше суток.

Если же для зарядки необслуживаемой АКБ используется ЗУ со стабилизацией по току, то зарядку лучше проводить до достижения напряжения зарядки порядка 15 В, т. е. до уровня 80% заряженности во избежание интенсивного газовыделения, потому что испарившуюся воду в такой аккумулятор долить нельзя, а достигнутой степени заряженности вполне достаточно для дальнейшей эксплуатации.

В некоторых ЗУ предусмотрено отключение зарядки при достижении на клеммах аккумулятора определённого напряжения.

Далеко не всегда при этом аккумулятор достигает достаточной заряженности. В таком случае зарядку лучше проводить на малом токе и, соответственно, длительное время.

Если у аккумулятора имеется разброс плотности по секциям более 0,03 г/см³ , то зарядку такого аккумулятора лучше проводить при постоянном токе величиной не более 1 А длительное время вплоть до выравнивания плотности по секциям.

Если выровнять плотность не удаётся, то такой аккумулятор необходимо нести на диагностику и «лечение» к специалисту. После завершения процесса зарядки аккумулятор нужно насухо протереть несинтетической ветошью, а также, в случае необходимости, откорректировать уровень электролита. В дальнейшем старайтесь не допускать глубокой разрядки аккумулятора, так как это в любом случае сокращает срок службы аккумулятора.