Каким напряжением заряжать кальциевый аккумулятор автомобиля

Правильная зарядка кальциевого аккумулятора

Многие автомобилисты считают приобретение автомобильного аккумулятора «слепой» покупкой: если повезёт, батарея прослужит как минимум положенный срок, если нет – то уже через год приходится снова планировать поход в автомагазин. На самом деле длительность срока службы АКБ зависит от условий ёё эксплуатации, правильного ухода и, конечно же, от типа батареи.

В последнее время много говорят о кальциевых аккумуляторах как о серьёзной альтернативе обычным батареям. Попробуем разобраться в этом вопросе.

Что собой представляют кальциевые аккумуляторы

Основное отличие этой разновидности автоаккумуляторов заключается в добавке в свинцовые пластины кальция. Такие батареи обычно обозначаются Ca/Ca. Долевая часть кальция в свинце весьма незначительная – по массе это всего 0,1%, так что было бы правильно назвать такие АКБ свинцово-кальциевыми.

Впрочем, традиция давать название типу аккумуляторной батареи по легирующей добавке не нова. Самые распространённые сурьмянистые автоаккумуляторы – типичный пример, но поскольку сурьма оказалась не идеальной добавкой, на протяжении многих лет велись интенсивные исследования, направленные на поиск нового, более эффективного вещества. Как оказалось, на эту роль неплохо подходит кальций.

Впрочем, и кальциевые АКБ не лишены недостатков, о которых мы поговорим позже. Отметим только, что добавление серебра в свинцово-кальциевые пластины практически нивелирует эти минусы, но и стоимость таких батарей, обозначаемых Ca/Ag, намного выше.

Технология производства кальциевых АКБ

Технологический процесс изготовления аккумуляторов с добавлением кальция существенно отличается от методики производства классических сурьмянистых батарей.

Пластины последних изготавливаются методом литья. Перенос такой технологии для производства свинцово-кальциевых решёток потерпел полное фиаско: оказалось, кальций в этом случае просто выгорает.

Поэтому основа пластин, её решётка, изготавливается посредством штамповки. Технология процесса заключается в следующем: сначала изготавливается сплав свинца с кальцием в необходимой пропорции в виде сплошной ленты, которая впоследствии подвергается перфорации. Применение такого способа позволило получить пластины с более сложной пространственной структурой, которая оказалась эффективнее традиционной. При этом внешняя рамка свинцово-кальциевой пластины в процессе штамповки сохраняется.

На данный момент кальциевым батареям не удалось вытеснить сурьмянистые – основным препятствием является сложность технологии их изготовления, что непосредственно сказывается на стоимости кальциевых автоаккумуляторов. Так что в продаже сегодня можно найти АКБ обеих типов, вдобавок появились гибридные батареи, представляющие собой нечто среднее между сурьмянистыми и кальциевыми аккумуляторами.

Плюсы и минусы кальциевых автомобильных аккумуляторов

Любой тип автоаккумуляторов не является идеальным, поэтому имеет смысл рассмотреть основные характеристики всех трёх разновидностей:

Гибридные и кальциевые АКБ считаются перспективными устройствами, поэтому по мере совершенствования технологии их изготовления и падения стоимости они будут постепенно вытеснять сурьмянистые, которые на данный момент остаются самыми распространёнными.

Достоинства кальциевых автомобильных батарей:

Важно! Кальциевые аккумуляторы желательно устанавливать на новые машины, которые оборудованы системой, в автоматическом режиме отключающей потребителей электроэнергии после определённого интервала времени простоя автомобиля (если автовладелец забыл выключить магнитолу, свет или габариты). Кальциевые батареи требуют наличия полностью исправного электрооборудования – любые неполадки являются дестабилизирующим фактором. Впрочем, это актуально для любых типов автоаккумуляторов.

А теперь перейдём к рассмотрению недостатков кальциевых аккумуляторов, которые, увы, тоже присутствуют:

Отметим, что использование АКБ типа Са/Са не в автомобилях нежелательно. В частности, установка их на ложках/катерах – это высокий риск подвергнуть устройство глубокому разряду, что в силу вышеописанных причин крайне нежелательно.

Как правильно заряжать кальциевый аккумулятор

Подзарядка сурьмянистых батарей или их гибридных аналогов производится по классической, годами отработанной схеме: батарея заряжается током, уровень которого составляет порядка 10% от ёмкости (например, 60-амперный аккумулятор необходимо заряжать током в 6 А), при этом выходное напряжении зарядного устройства должно находиться в пределах 13,80-14,50 В.

Когда ток зарядка упадёт, это означает, что АКБ зарядилась. Убедиться в этом можно, выкрутив пробки: электролит должен «кипеть», то есть на поверхности жидкости буду появляться пузырьки.

Впрочем, ток зарядка может варьироваться, всё зависит от того, насколько быстро вы хотите выполнить подзарядку. Скажем, если вы не торопитесь. Можно оставить батарею заряжаться на ночь, выставив ток зарядки в районе 2 А. Но токи, превышающие упомянутые 10%, нежелательны, поскольку они действуют на пластины разрушающе.

Поскольку автоаккумуляторы типа Са/Са изготавливаются по иной технологии, для их правильной зарядки нужно использовать иной алгоритм и даже другое зарядное устройство. Отличный вариант – подзарядка «Вымпел-55», в которой используется функционал программируемого цикла.

Как правильно заряжать кальциевый автомобильный аккумулятор? Используемое зарядное устройство должно обеспечивать выходное напряжение порядка 16,0-16,5 В. Те устройства, которые выдают 14,8 В (максимальное напряжение, ограничиваемое электроникой), смогут зарядить батарею не более чем наполовину. Если выходное напряжение ограничено значением 14,8-15,0 В, то уровень заряда не превысит 75-80%, поскольку достигнуть необходимой плотности электролита в 1,25-1,27 г/см 3 не удастся.

Так что если вы приобрели прогрессивную аккумуляторную батарею, стоит озаботиться и о наличии подходящего зарядного устройства, обеспечивающего необходимый вольтаж. Большинство старых аппаратов для этих целей малопригодны.

Итак, мы разобрались, каким напряжением нужно заряжать кальциевый АКБ. Но тогда возникает закономерный вопрос: если для полноценной зарядки необходимо не менее 16 вольт, то как в таком случае происходит подзарядка автоаккумулятора в движении от генератора? Ведь при условии включения других потребителей электроэнергии (а этого не избежать), такое напряжение генератор выдавать не сможет – обычное значение для большинства современных моделей не превышает 15 В.

Действительно, на практике оказывается, что генератор обеспечивает поддержку заряда аккумулятора на достаточном уровне (но не на максимальном), не давая ей разряжаться. В тёплое время года проблемы обычно не возникают, но при отрицательных температурах, когда значительная часть электроэнергии, вырабатываемой генератором, тратиться на подогрев и работу других устройств, АКБ всё же теряет заряд. Именно поэтому, несмотря на термин «необслуживаемый», кальциевый автоаккумулятор всё же нуждается в периодической проверке его заряда.

Рассмотрим алгоритм подзарядки кальциевого аккумулятора зарядным устройством «Вымпел-55» от компании «Орион»:

Из него видно, что временные интервалы между определёнными фазами циклами становятся всё короче, а между противоположными – длиннее. Об окончании процесса зарядки будет свидетельствовать сокращение времени заряда до нескольких секунд при увеличении времени падения уровня тока до нескольких минут.

Как видим, алгоритм достаточно простой, но при приобретении ЗУ внимательно следите за тем, чтобы на зарядке имелась надпись о возможности использования устройства для кальциевых (необслуживаемых) автоаккумуляторов. Не обязательно это должен быть аппарат с ручной настройкой режимов. Современные автоматические зарядные устройства способны обеспечивать оптимальный режим зарядки в зависимости от состояния АКБ, являясь интеллектуальными ЗУ.

Отметим, что кальциевые батареи последнего поколения могут заряжаться токами с напряжением порядка 14-15 Вольт, что ещё больше способствует увеличению их ресурса.

Особенности обслуживания и эксплуатации

Поскольку продолжительность жизни АКБ типа Са/Са зависит от того, поддерживается ли уровень её заряда на должном уровне, автовладельцам будет небезынтересно знать об особенностях эксплуатации и обслуживания кальциевых батарей по отношению к устройствам других типов:

Источник

Особенности эксплуатации кальциевых аккумуляторов

АКБ (аккумуляторная батарея) – одна из ключевых деталей в автомобиле, и особенно это актуально в холодное время года.

Старые дедовско-гаражные советы и инструкции по эксплуатации или заряду современных АКБ зачастую уже не действуют, и, более того — вредны. С приобретением и началом эксплуатации Mazda CX-5 я сам столкнулся с этим — мои предыдущие (хоть и поверхностные) знания и правила зарядки АКБ были полностью перечеркнуты. Для меня было дико читать в инструкции по эксплуатации данного авто, что АКБ рекомендуется подзаряжать каждые 2 месяца, непонятно было и с алгоритмами зарядки.

Судя по всему, о новых АКБ и особенностей их эксплуатации не знал не только я один: дилер радостно и без задней мысли кипятил мой первый штатный АКБ старым дедовским способом в течении первого года эксплуатации, после чего добросовестно поменял АКБ по гарантии, т.к. старые методы не помогли. Второй АКБ я уже сам старательно по незнанию убивал (не заряжая его вовремя и давая опуститься напряжению в АКБ ниже допустимого).

Третий — самостоятельно приобретенный мной Bosch S6 и работающий по текущее время в автомобиле пока вопросов не задает, но у меня появилась возможность (и время) поэкспериментировать с предыдущим штатным АКБ.

Так в чем же всё таки дело?

Пожалуй, начну с небольшого ликбеза:

Виды АКБ
Все автомобильные аккумуляторы можно разделить на 4 класса – это малосурьмянистые (Sb/Sb), гибридные (Sb/Ca), кальциевые (Ca/Ca) и AGM/Gel (Ca/Ca).

В чем принципиальная разница?
Малосурьмянистый аккумулятор – это обычная старая-дедовская свинцовая батарея с добавками в пластины сурьмы.

Гибридный аккумулятор имеет пластины разного состава. Плюсовая пластина – с содержанием до 1,5-1,8% сурьмы и 1,4-1,6% кадмия, минусовая – свинцово-кальциевая или с добавлением серебра. Эти батареи наиболее универсальны и являются самым многочисленным классом АКБ. Они мало отличаются от обычных старых АКБ и отличаются в основном большей теплостойкостью.

Кальциевый аккумулятор (Ca/Ca) – кальциевыми аккумуляторами называют батареи, в которых свинец легирован (добавлены десятые доли процента Са от общей массы сплава, примерно 0,07-0,1%) кальцием.

Ну а про AGM и так все знают… кстати, EFB и AGM АКБ — как правило полностью кальциевые.

Плюсы и минусы
Само собой, каждый из типов автомобильных аккумуляторов имеет свои сильные и слабые стороны. И их стоит обязательно знать, чтобы не создавать себе лишних проблем неверно подобранным аккумулятором и последующей неправильной эксплуатацией или зарядкой.

Так, малосурьмянистые аккумуляторы подвержены наибольшему саморазряду и выкипанию воды из раствора электролита. Зато они не боятся глубоких разрядов, их легко зарядить даже при плотности электролита практически «до воды».

Плюсов у кальциевой технологии много и они весьма существенны. Некоторые из них:
— Свинцовые пластины становятся крепкими, и батарея приобретает очень важное свойство – виброустойчивость.
— Кальций уменьшает процесс «выкипания» воды из электролита. У многих кальциевых моделей АКБ вообще не предусмотрены отверстия для долива воды.
— Кальций в свинце защищает батарею от перезаряда. Кальциевые батареи выдерживают повышенные напряжения бортовой сети до 14,8В.
— Легированные кальцием свинцовые пластины хорошо защищены от коррозии.
— Кальциевая технология позволяет пластины делать более тонкими, благодаря чему количество их увеличивается.
— Стоимость кальциевых батарей ниже, чем гибридных, AGM, гелевых.
— Расчетный срок службы до 5 лет.
— Низкий саморазряд.
Кальциевые АКБ созданы спокойно переносить перезаряд при дальних путешествиях, но глубокие разряды — противопоказаны: для них важно быть постоянно заряженными. Разряжать Сa/Сa ниже границы чем 70% заряда не рекомендуется. Кальциевые батареи, пережившие хотя бы 1 полный разряд (ниже 10,8 В), теряют до 50% своей емкости!
Особенно хорошо они подходят тем, кто ездит много на большие расстояния, кому нужны виброустойчивые аккумуляторы, хорошо переносящие постоянные перезаряды (ввиду длительности поездки).

Для тех, кто ездит редко, либо на короткие расстояния, либо в режимах где аккумулятор сильно разряжается (система старт-стоп, частые старты двигателя, простаивание в пробках) — такой тип аккумуляторов противопоказан.

Гибридные батареи являются золотой серединой. Они довольно стойки к глубоким разрядам, при этом значительно меньше подвержены выкипанию и саморазряду по сравнению с малосурьмянистыми.

Какой у вас конкретно АКБ — либо читайте маркировку на АКБ (некоторые производители указывают), либо ищите документацию на сайтах производителя. Я лишь могу сказать за АКБ, устанавливаемые в Mazda CX-5 — они кальциевые.

Итак, берем штатный АКБ с Mazda CX-5 и смотрим: перед нами современный обслуживаемый (с пробками на ячейках) АКБ, выполненный по типу EFB (Enhanced Flooded Battery) — это более толстые, по сравнению с традиционным аккумулятором, пластины, помещенные в конверт из микроволокна) и по фирменной технологии mycro-hybrid (специально для автомобилей с системой старт-стоп) производства Exide. Кальций так или иначе в пластинах присутствует.

В результате предыдущей эксплуатации этого АКБ, изучения различной информации, многочисленных попыток зарядки, замеров плотности электролита и НРЦ, т.е. если коротко — в результате экспериментов с этим АКБ, могу констатировать следующее:

1. В современных кальциевых АКБ плотность упаковки пластин в конверты такова, что реально АКБ скорее уже AGM чем простой. Пластины очень плотно упакованы и электролит в банках не свободен (свободен он только в верхних слоях над пластинами). На моём фото этого АКБ можно в этом убедиться:

(каждый сам может, подсветив фонариком посмотреть что там внутри)

Отсюда вытекают следующие последствия и нюансы:
— «кипятить» зарядным устройством такой АКБ — смерти подобно, по сути тут как и в AGM — пузырями выделяемых газов при «кипячении» плотно упакованные намазки на пластинах просто разрушаются (но не осыпаются).
— внутри «гамбургера» из прослойки конверт/пластина плотность электролита намного выше, чем над пластинами (над пластинами электролит практически не принимает участие в хим. процессе), кроме того, серная кислота тяжелая (она концентрируется внизу электролита) — поэтому, измерение плотности электролита ареометром — пустая трата времени.

Для таких АКБ совсем не редкость случаи, когда напряжение на клеммах аккумулятора может быть выше 13В при плотности электролита ниже 1,27 — и в этом я сам не раз убеждался (и даже сначала думал, что у меня ареометр неисправен).

Да, от «кипячения» зарядным устройством плотность верхнего слоя электролита вырастает (после «кипячения» обычно ареометр сразу показывает высокую плотность), но вырастает она за счет пузырькового перемешивания электролита (т.е. выбиванием пузырьками кислоты в верхние слои). Но зачем нам кислота в верхних слоях электролита? Кислота нужнее внутри «конвертов», в намазках пластин, в порах и пропитке конвертов. Смысла «кипятить» — нет никакого.

Вообще же, совет «кипятить» АКБ старым дедовским способом (или «глупыми» автоматическими зарядками) — справедлив лишь только для старых сурьмянистых АКБ. Для этих АКБ и внутренняя конструкция корпуса даже другая была — там, в самом низу корпуса были сделаны специальные карманы с перегородками и сульфаты простым кипячением осыпали вниз банок. Кроме того, для современных АКБ «кипячение» может быть чревато внутренним коротким замыканием АКБ.

Поэтому, даже после суточного отстоя заряженного АКБ верхние слои электролита очень неохотно и медленно повышают плотность и измерение реальной плотности с помощью ареометра почти бесполезно. Порой, бывает нужно выждать пару суток пока электролит перемешается после зарядки и при этом еще покачивая или потряхивая АКБ периодически (для ускорения смешивания).

2. АКБ с содержанием кальция очень не любят глубоких разрядов. Сульфат кальция не растворяется в воде, а в электролите он растворяется с большим трудом. Поэтому, при глубоких разрядах сульфат кальция заклеивает поры (закупорка пластин) и затрудняет последующий заряд: напряжение при зарядке может быть даже выше 15В, а нужная плотность так и не достигается. Каждый глубокий цикл разряда снижает емкость кальциевой АКБ, поэтому без крайней необходимости режим КТЦ (контрольно-тренировочный цикл заряд/разряд) лучше не делать. Даже из старых советских учебников известно, что использование свинцово-кальциевых сплавов обуславливает образование на границе решетка/активная масса сульфатной пленки с высоким электросопротивлением, которая не окисляется до двуокиси свинца даже при длительном заряде.

Кальциевые автомобильные АКБ лучше вообще никогда не подвергать глубокому разряду, а если разряжать, то не ниже 11,8В (при этом с риском не вернуть назад прежнюю ёмкость АКБ) или 12В (неглубокий КТЦ), т.к. 11,8В НРЦ (напряжение разомкнутой цепи) на кальциевом АКБ говорит о 0% его SOC (напряжение 100% заряженного АКБ составляет 12,8В). Не зря официальные рекомендации от Mazda гласят, что если плотность электролита аккумуляторной батареи составляет менее 1,17 г/см3 (SOC составляет менее 25%, что соответствует напряжению менее 12В), то такая батарея подлежит замене новой, так как в этом случае восстановить нормальное функционирование аккумуляторной батареи с помощью ее заряда уже невозможно (!).

Заряжать кальциевый АКБ нужно не выше 14,4В и зарядным током не более 10% от номинальной ёмкости АКБ (справедливо при +20С внешней температуры). Правильный алгоритм зарядки, например, от фирмы Ctek (зарядка происходит в несколько этапов) выглядит примерно так:

Итого, кратко резюмирую по кальциевым АКБ:

1. Если разрядить кальциевый АКБ ниже 11,8В — с большой степенью вероятности такой АКБ больше не восстановит свою прежнюю ёмкость. Достаточно 2-3 раза такой глубокой разрядки и кальциевый АКБ можно смело сдавать в утиль.
2. В процессе восстановления заряда режим КТЦ без крайней необходимости не производить.
3. Не «кипятить» кальциевый АКБ. Заряжать кальциевый АКБ нужно напряжением не выше 14,4В.
4. Если у вас короткие поездки, частый пуск мотора и длительные стоянки — это повод решать вопрос с подзарядкой кальциевого АКБ не реже чем каждые 2 месяца. Или покупать новый АКБ каждый год.

Всё дело в том, что производители совсем не заинтересованы в длительной эксплуатации своей продукции или поддержания заявленных свойств своей продукции на протяжении многих лет. Главное — в цикличности покупки, т.е. постоянном и частом поддержании производителя вашими деньгами. Кстати, гарантия на современный АКБ (по крайней мере — на штатный АКБ СХ-5) обычно не превышает 12 месяцев.

Такие вот сейчас АКБ пошли… один глубокий разряд и… можно идти покупать новый аккум.

Ищите АКБ в которых наряду с кальцием есть серебро в добавках. Только такое сочетание может оказаться более стойким и долговечным.

1. В сети, и, в том числе и здесь на Драйв2, очень много разных советов по кальциевым АКБ, практически все пишут, что особенность их в высоких напряжениях для зарядки — якобы нужно порядка 16В для зарядки. Удалось узнать «откуда ноги растут» у таких рекомендаций. Оказывается, очень давно и очень долго на сайте VARTA, а так же в их буклетах и инструкциях была рекомендация заряжать АКБ напряжением 16В. Но, время идёт, технологии меняются, а инструкции переписать под современные реалии — забыли.

Вот нашёл в инете, вроде как официальный ответ по рекомендации зарядки до 16В на сайте VARTA:

«Информация на сайте в разделе «Всё об аккумуляторах» устарела, имеет неточности и будет обновлена.
п. 2.2 предназначен для батарей с пробками серии standard, ранее поставлявшихся в сухозаряженном исполнении, а теперь снятых с производства.
Для современных батарей со свинцово-кальциевыми сплавами рекомендуется заряд током 10% от номинальной ёмкости до напряжения 14,4В.
Это стандартный режим заряда для автомобильных аккумуляторов. Если продолжать заряжать батарею до 16В, это приведет к потере воды из электролита.

С уважением,
Дмитрий Тищенко
dmitry tishchenko

johnson controls power solutions moscow
podkopayevsky per. 4
109028 moscow, russia
email: dmitry.s.tishchenko@jci.com
web: www.johnsoncontrols.com

Для тех, кому Varta — не авторитет и кто всё ещё продолжает читать устаревшие рекомендации с сайтов производителей отечественных АКБ и медленно, но верно продолжают убивать свои АКБ (и советуют это делать другим (наверное, в целях повышения уровня продаж этих АКБ)), привожу в качестве примера инструкцию к АКБ ведущего мирового производителя — Furukawa Battery (Fujitsu/Nippon/Asahi/Yokohama):

Так же, известная компания FIAMM для своих свинцово-кислотных АКБ типа AGM (с пластинами из сплава с добавлением кальция) вообще рекомендует напряжение заряда — 14,4В (2,4В на ячейку) в течении суток, вот кусок скрина из инструкции:

2. То же самое касается и официальных дилеров, которые в большинстве своём старым дедовским способом зарядки поубивали АКБ обратившимся к ним пользователям и потом отказывают в гарантийной замене. Ведь, по сути, неработающая система i-stop — это наглядный показатель, «тревожный звоночек», что АКБ постоянно находится в недозаряженном состоянии и полностью зарядиться в условиях городского трафика штатными средствами автомобиля уже не может. Отсюда — сильная сульфатация, потеря ёмкости, глубокие разряды АКБ, и, как следствие, последующая бесполезность восстановления такого «запущенного» АКБ. Напомню владельцам СХ-5, что система i-stop перестаёт функционировать при показателе Batt_Soc (т.е. при степени заряженности) менее 68%, что примерно соответствует плотности электролита меньше чем 1,21 г/см3 и напряжению ниже 12,3В — это буквально «один шаг», т.е. пару месяцев поездить на таком АКБ — и всё, дальше плотность 1,17, напряжение ниже 11,8В — такой АКБ в утиль. Так что, изначально, еще на этапе приёмки (покупки) автомобиля у дилера — заставляйте их продемонстрировать вам требуемую плотность и напряжение у нового АКБ на новом авто, а потом в обязательном порядке решать вопрос практически с ежемесячной (или по официальной рекомендации — раз в 2 месяца) подзарядкой кальциевого АКБ. Или покупать новый АКБ каждый год.

Большинство информации почерпнуто мной отсюда: CAR AND DEEP CYCLE BATTERY FAQ 2015 и отсюда, а также личными «опытами» и наблюдениями.

Так же, всем фомам неверующим — обязательно к прочтению этого сообщения!

UPD от 21.12.2017: Написал как логическое продолжение данной темы, теперь прошу сюда — Алгоритмы заряда свинцово-кислотных батарей

Источник