Какое максимальное напряжение может быть в автомобиле
Пять минут теории: напряжение бортовой сети — мифы и реальность
Сразу оговорюсь — речь пойдет об исправных машинах. Неисправные по очевиидной причине смысла рассматривать нет.
В сети и на том же драйве, куча людей при каждом удобном случае пишет про «всплески питания» в бортовой сети и прочие ужасы. При этом 99.9% таких людей в глаза не видело ни осциллографа, ни самих «всплесков».
Под рукой были две вполне разных машины, так что исследовать будем их.
Дизельный BMW X6 2016 и бензиновый Infinti FX 2008.
У инфинити двигатель V8 4.5 литра, так что «всплески» и всякие нечистоты там должны быть более мощные, чем на меньших по объему двигателях.
По итогам измерений выкладываю замеры только FX — на BMW все то же самое, только амплитуда чуть меньше. За фото экрана, а не скриншоты (осфиллограф это может) простите, ибо флешки под рукой просто не было.
Работа на прогретом двигателе. Самый «грязный» момент:
Верхний курсор — 14.5В, нижний — 13.9В, амплитуда 0.62В. Частоту не замерил, но была она в районе 100герц по-моему, или даже меньше.
Это значит, что 100 раз в секунду напряжение изменяется на 0.6В. В остальное время «болтанка» примерно 0.02В. Думаю, что всем понятно, что это ни о чем, тут даже защиты никакой не нужно.
Для эксперимента, я выставил триггер на 15 Вольт и при работающем двигателе начинал давить/бросать газ, включал/выключал кондиционер, моргал дальним (биксенон, 21 000В) и т.п.
Если напряжение «стрельнуло» бы выше 15В, то осциллограф это бы отловил и показал в виде «стоп-кадра». Но напряжение 15В не превышало при всех моих издевательствах.
Типичный «всплеск» выглядит так:
Все те же курсоры (13.9 — 14.5), по времени сам всплеск — примерно 320 наносекунд. Можно посчитать энергию, то тут даже TVS диод не нужен. 1 наносекунда это одна миллиардная секунды (1/1 000 000 000).
Далее самый страшный процесс для всех «знатоков» физических процессов — запуск двигателя. Ведь по их мнению, от «всплесков при старте горят диоды». Если это двигатель V8, то процесс должен быть страшен вдвойне 🙂
Смотрим (три кадра, в один не влезли), масштаб — 2 микросекунды (1 / 1 000 000 сек):
«Провал» до 11.8 и всплеск до 14.1, дальше все намного скромнее.
Я думаю, что выводы. насколько «опасна» исправная бортовая сеть, каждый в состоянии сделать сам 🙂
Для справки могу сказать, что на хондах, например, обычная «болтанка» напряжения составляет в районе 0.025В.
В части светодиодов жизнь портят как раз те самые «просадки» с частотой 
Комментарии 39
Ээээ, самое главное не указано — в какой точке мерилось?
Все цепи параллельно АКБ идут, закон Ома сами знаете 🙂
На клеммах АКБ замерялось, автоматов тока там нет.
Закон ома я знаю 🙂 И как раз учитывая его, токи, которые бродят в цепях и падения напряжения на контактах и на проводах с не всегда оптимально подобранных сечениях…
И как раз батарея сильно сглаживает все это и нивелирует, т.е. по логике на ее контактах самая красивая и гладкая картинка ( что мы и наблюдаем в топике)
Стало интересно, будет время, посмотрю у себя в разных точках…
Ну вы снова пытаетесь выставить идиотами конструкторов машин… они, по-вашему, не соображают о том, что сечение играет роль? Батарея сглаживает много чего, она, в общем, для этого в т.ч. и нужна.
И все «допы» по уму должны подключаться к батарее, что и пишут в инструкциях обычно.
Ваши «неоптимальности и т.п.» будут влиять на полвольта может быть. В задней части авто. И все. Никаких выбросов в сотню вольт от них не будет.
Помню на поломаном пыже напруга выростала до 18-20 вольт, поочередно отрубались гур, выпадали ошибки и тд, но ничего не сломалось, вылечилось заменой диодного моста в генераторе, так что скачки это все байки
А можно на моем ведре посмотреть осцилографом напряжение. А то иногда складывается ощущение, что у меня не японское ведро хоть и калужской сборки, а как минимум изделие белавтопрома.
Вам все равно мало кто поверит! Сами понимаете, что грамотно рассчитанная схема парирует все выбросы и провалы, и тут в принципе не важно новый это авто или старый с механическим регулятором. Изначально, если это авто, значит все должно учитываться, тут и варисторы, и защитные импульсные диоды и индуктивности + ёмкости и т.д., плюс нормальный контроллер. Но такие схемы либо под заказ, либо стоят дорого.
А большинство покупают бюджетный плохо спаянный Китай, где и режимы по току не выдержаны, и светодиоды сомнительного происхождения, и тепловые режимы не рассчитаны, и они так или иначе будут перегорать. И в любом случае это буду списывать на бортовую сеть. Ведь люди же находят корреляцию между чёрным котом и своими неудачами, и тут найдут)
У меня нет цели никого ни в чем убедить.
Кто способен мыслить, сделает выводы сам, кто нет — это уже не мои трудности.
Статья понравилась. А почему у меня перегорают светодиодные лампы? Что напряжение в бортсети выше 12 вольт?
Вы хотите, чтобы я угадал?)
Как правило перегорают дешевые китайские. Судьба такая.
Ну а если серьезно, то скорее всего просто охлаждение никакое, 99% горит от этого, а не от пиков, как пишут.
Старый добрый Agilent 🙂
Rigol, они для Agilent только лоу энд делают, вроде.
Но я не спец в этих вопросах. Этот даже не тюненый.
Определил по интерфейсу, бренда на фотках не видно.
На работе есть Agilent DSO3102A — удобен всем, но его оптические энкодеры просто убивают, они ужасны 🙂
И еще важно то, что он умеет правильно считать rms для прямоугольных импульсов. На это даже наш лабораторный LeCroy не способен.
Зачем я это написал… не знаю, но пусть будет)) стирать жалко.
Бренд почти на всех осциллографах в левом верхнем углу, посмотрите на мои фото :))
В осциллографах я не разбираюсь особо, мне важно понимать физику процесса, для этого пока и ригола хватает.
Практическое применение значения RMS для меня лично тайна, покрытая мраком :))) Ну если не гуглить.
Мне хватает среднего, амплитуды и скважности
Я про фотки в этой теме, на них не видно бренда.
Обычно я их не рассматриваю, а тут гляжу — время стоп-кадра меняется, знакомая штука. Стал рассматривать подробнеее и вот он, знакомый интерфейс.
RMS использую для определения действующего значения ВЧ сигнала. Из этого можно определить мощность на выходе усилителя (квадрат напряжения разледить на сопротивление нагрузки). Для обычной синусоиды проблем нет, но если на выходе УМ не синусоида, а прямоугольники (ключевой режим работы), то правильно определить действующее значение даже вольтметр не сможет (например, В7-37) — показания будут занижены.
У меня есть калориметр, который измеряет выделяющуюся мощность на резисторах с водяным охлаждением и этот осциллограф. Всё остальное, что есть на работе (а есть там много чего :)) ) с этой задачей не справляется.
Потому аппарат этот классный, математический аппарат хороший.
High Performance Lights
Rigol, они для Agilent только лоу энд делают, вроде.
Но я не спец в этих вопросах. Этот даже не тюненый.
А хочешь хороший Agilent?
Ну во-первых он денег стоит, а во-вторых я не настолько продвинут, чтобы хотя бы на 70% даже Ригол пользовать, про Агилент даже и речи нет 🙂
Денег он конечно немалых стоит, но я могу сделать 50% скидку. Имей в виду, вдруг когда-нибудь понадобится. )))
а если в цепь питания ДХО добавить емкость чтоб нивелировать колебания?
Почему в автомобилях применяется напряжение 12 вольт
Любой автомобилист знает, что бортовая сеть машины работает на напряжении 12В. Но почему это значение нельзя повысить? Ведь домашние приборы работают от сети 220В. Чтобы разобраться в этом вопросе, нужно понимать строение отдельных узлов авто.
Исторически сложившаяся традиция
В мире глобального автопроизводства есть такое понятие как «унификация». Оно обозначает, что большая часть расходных деталей и компонентов в машине должны легко и просто заменяться. Но это не должно сказываться на работе всего автомобиля. Напряжение в 12 вольт как раз и является одним из принципов унификации в автомобиле. Этот параметр тесно связан с аккумуляторной батареей автомобиля.
Аккумуляторные батареи появились в конце 19 века. Одним из первых авто с системой зажигания, работающей от аккумулятора и свечи, стала машина Benz Patent-Motorwagen. Её придумал и сконструировал Карл Бенц. Тогда на моторы ставили батареи мощностью 6В. Такого напряжения хватало, чтобы обеспечить работу малосильного двигателя.
Но всё изменилось с ходом Второй мировой войны. Военные требовали более мощных моторов, которые не могли полноценно работать на 6В. Так и была повышена мощность до 12В. До сих пор этой мощности хватает для пуска ДВС, а также работы всех внутренних приборов автомобиля. Аккумуляторы мощностью 6В сегодня можно встретить, только на старой мотоциклетной технике.
Электробезопасность
Лампочки, электронные платы, прочая электрика в авто работает как слаботочная система. Для неё не нужно толстых проводов или кабелей питания, а также преобразователей напряжения.
Генератору автомобиля проще зарядить аккумулятор ёмкостью 12В. Увеличение мощности батареи привело бы к изменению строения самого генератора. Его бы пришлось видоизменять, дополнительно защищать, и, возможно, увеличивать в размере. А это сказалось бы на размещении его в подкапотном пространстве. Что было бы невыгодно и неэффективно.
Предотвращение ускоренной электрической эрозии
Немаловажный момент — строение самого аккумулятора. Если его разобрать, то можно увидеть 6 отдельно взятых батарей, каждая из которых выдаёт мощность в 2В. Все эти батареи соединены параллельно. В результате и получается нужные нам 12В. Напоминаем, что менее мощные аккумуляторы просто не смогут прокрутить современный мотор, поэтому уход в меньшую мощность мы не рассматриваем.
Но почему именно 12В, а не, допустим, 15В или 50В. Такое решение связано с предотвращением ускоренной электрической эрозии, которая может возникнуть вследствие увеличения мощности заряда. Перезаряд батареи может привести к быстрому испарению электролита. Так на напряжении 14.5В его уровень может значительно понизиться буквально за несколько дней. При повышении напряжения до 15В и выше, может произойти оголение верхних краёв сепараторов и пластин, что часто приводит к взрыву батареи.
То есть, данное решение продиктовано из соображений безопасности, а также из-за химических и физических особенностей строения аккумулятора.
Почему в некоторых грузовиках используется 24 вольта
Обычно на мощной грузовой технике стоят более требовательные моторы. Такое решение можно встретить на больших 8-и цилиндровых дизельных ДВС. Чтобы запустить подобный двигатель, нужно иметь большую пусковую мощность АКБ. Именно поэтому на таких машинах ставят 24В аккумуляторы в связке с производительным генератором.
Кстати, такие батареи можно встретить и на крупной агропромышленной технике или на военных машинах.
Возможные изменения в будущем
Рассматривая перспективы изменения конструкции аккумуляторов, нужно брать в учёт развитие технологий электротранспорта. Каждый год тысячи инженеров изучают новые материалы, которые смогут заменить привычные нам компоненты в стандартном АКБ.
Электрические моторы также требуют более мощные батареи, чтобы автомобиль мог быстро набирать скорость. Всё это может привести к тому, что в ближайшем будущем начнут появляться АКБ с повышенной мощностью и производительностью.
Напряжение генератора автомобиля, норма на холостом ходу и под нагрузкой
Из статьи вы узнаете какое напряжение генератора считается нормой на холостом ходу и под нагрузкой, как влияет данный параметр на срок службы аккумуляторной батареи.
Важные моменты
Напряжение (U) и емкость АКБ автомобиля — главные параметры, на которые необходимо уделять внимание при выборе и проверке источника питания.
Главным назначением аккумулятора является пуск двигателя в период, когда генератор машины еще не подключился к работе, а АКБ является единственным источником питания.
Чтобы исключить проблемы в эксплуатации, автовладелец должен знать следующие моменты:
Рассмотрим эти вопросы подробно.
От чего зависит срок годности АКБ?
Каждый производитель после изготовления батареи устанавливает гарантийный срок ее эксплуатации.
Кроме этого параметра, существует и фактический период, зависящий от многих факторов — своевременности обслуживания, соблюдения правил эксплуатации, состояния электропроводки и прочих моментов.
Из-за того, что условия обслуживания АКБ отличаются, различается и срок годности изделия.
У автовладельцев, которые эксплуатируют машину только в теплое время года, аккумулятор живет дольше всего. Другое дело, когда автомобиль нужен круглый год, вне зависимости от температуры на улице.
В такой ситуации срок годности АКБ снижается. Это вызвано и тем, что во втором случае водитель может накатать больший километраж.
Также на ресурс аккумулятора влияет:
При обычном режиме эксплуатации, когда автовладелец регулярно проверяет аккумулятор и проводит ТО, ресурс батареи составляет 4-5 лет при общем пробеге за этот период в 60-80 тысяч километров.
Чтобы избежать проблем, желательно периодически проверять напряжение генератора и аккумулятора.
Но упомянутый срок службы не наивысший, ведь при аккуратном обслуживании АКБ может проработать до восьми лет.
Но стоит знать, что рано или поздно замена аккумулятора потребуется, ведь с момента начала эксплуатации рабочие пластины постепенно изнашиваются. Чем больше циклов заряда и разрядки проходит батарея, тем быстрее она выходит из строя.
Практика показывает, что ключевую роль играет генератор, его исправность и текущее напряжение. Вот почему этому аспекту необходимо уделять ключевое внимание.
Какое напряжение генератора считается нормой?
После этого необходимо поочередно подключать потребителей и проверять напряжение генератора.
В идеале оно должно «подсесть» где-то на 0,2 Вольта при включении каждой новой нагрузки. При этом общее U не должно опуститься ниже уровня 12,8 Вольт. В противном случае АКБ разрядится.
Минимальный параметр напряжения на входе батареи
При проверке параметров генератора стоит брать во внимание характеристики самого АКБ.
Многие автовладельцы интересуются, каким должно быть напряжение на выходе аккумулятора для нормального пуска двигателя.
Точного ответа здесь нет, но средний параметр должен составлять 12,6-12,7 В. В зависимости от условий эксплуатации этот показатель может корректироваться.
Некоторые производители уверяют, что их продукт имеет напряжение 13-13,2 Вольт. Этот параметр реален, но не стоит измерять напряжение сразу после подзарядки генератором или ЗУ.
Перед проведением работы желательно выждать 1-2 часа. В этом случае U должно опуститься до уровня 12,7-13 В.
Если этот параметр начинает «плавать» или опускается ниже 12 В, это говорит о разряде батареи на 50% или неисправности генератора.
Здесь рекомендуется проверка цепи зарядки или применение внешнего зарядного устройства.
Если продолжать эксплуатацию батареи в этом состоянии, возникает сульфатация свинцовых пластин, что уменьшает работоспособность АКБ и уменьшает срок ее службы.
На практике такое снижение напряжение не является критичным, ведь запустить батарею еще можно, а дальше генератор производит подзарядку до необходимого уровня.
Главное — убедиться в исправности цепи заряда и увеличении напряжении на выводах аккумуляторной батареи.
Если U на выходе опустилось ниже 11,6 В, можно говорить о полном разряде источника питания.
Дальнейшее применение батареи в этом случае невозможно — ее необходимо снимать, выполнить проверку исправности и обеспечить заряд от внешнего устройства.
С учетом сказанного выше можно делать вывод, что напряжение на АКБ при исправном генераторе должно составлять (при заглушенном моторе) 12,6-13,2 В. На практике этот параметр немного ниже и составляет 12,3-12,5 В.
Такое напряжение свидетельствует о незначительном недозарядке АКБ. В этом нет ничего страшного. Главное — не допускать уменьшение U ниже 12 В.
Напряжение генератора на ХХ
Для проверки работоспособности генератора необходимо завести двигатель и измерить напряжение на клеммах АКБ. Нормальное U составляет 13,5-14 В.
Если этот параметр возрастает выше 14,2 В, можно сделать вывод о снижении заряда батареи и переходе генератора в усиленный режим заряда.
Такая ситуация возникает в редких случаях, когда аккумулятор разрядился из-за длительного простоя на холоде или подключенной нагрузки.
Возможны ситуации, когда электроника автомобиля не допускает повышения напряжения генератора, опираясь на температуру окружающего воздуха.
Повышение уровня U, которое поступает на АКБ от генератора, не критично. Если электрооборудование машины исправно, уже через 5-10 минут напряжение заряда снизится до необходимого уровня в 13,5-14,0 Вольт.
В случае, когда U не снижается, необходимо приступать к ремонту цепи питания или генератора. В противном случае дело закончится выкипевшим электролитом.
Если при работающем моторе на ХХ генератор выдает напряжение 13,0-13,4 В, это свидетельствует о проблемах с АКБ (последний не берет часть заряда).
В такой ситуации стоит выполнить проверку генератора при включении всех потребителей — фар, музыки, кондиционера и прочих. Об этом поговорим ниже.
Напряжение генератора под нагрузкой
Чтобы убедиться в работоспособности источника питания, рекомендуется выполнить проверку под нагрузкой.
Для начала вспомним, что напряжение бывает трех видов:
Наличие нагрузки позволяет убедиться в исправности аккумулятора и генератора.
С виду исправная батарея, имеющая на выходе 12 В, может существенно «подсаживаться» после включения потребителей. В процессе проверки применяется дополнительное устройство — нагрузочная вилка, позволяющая обеспечить повышенную нагрузку на АКБ.
Если емкость вашего аккумулятора составляет 60 мА*ч, величина нагрузки должна быть равна 120 А. Продолжительность подключения — 3-5 секунд.
Об исправности источника питания можно говорить, если напряжение не опускается ниже 9 Вольт. Если же параметр снизился до 5-6 В, это свидетельствует о полном разряде АКБ. После проверки под нагрузкой напряжение должно вернуться до уровня 12,2-12,4 В.
При обнаружении сильной просадки необходимо проверить АКБ, а после еще раз повторить эксперимент с вилкой. При отсутствии просадки можно говорить об исправности батареи.
Для проверки генератора можно поступить следующим образом — завести машину, включить максимум потребителей, после чего выполнить измерение. Напряжение должно быть 13,5-14 В.
Если оно ниже, это свидетельствует о выходе из строя генератора. Нижним критичным пределом является 13,0 В.
Если напряжение генератора автомобиля сильно низкое, не торопитесь делать выводы — убедитесь, что контакты на АКБ не окислились. Если это так, протрите их с помощью шкурки.
Напряжение на генераторе для зарядки АКБ
Не секрет, что при заряде аккумулятора с помощью стационарного ЗУ напряжение на входе должно быть в пределах 13,5—14,5В.
Одновременно с этим необходимо следить за уровнем напряжения на клеммах АКБ. Как только U перестает расти, можно говорить о полном заряде. Если продолжить процесс, возможно «кипение» электролита.
После пуска двигателя зарядный ток находится на уровне 5-10 Ампер (иногда больше), но через несколько минут он снижается до 1-3 А, что считается оптимальным параметром для АКБ.
Косвенным показателем нормального режима работы генератора считается напряжение на выводах через несколько минут после пуска мотора. Этот показатель должен быть на уровне 13,9-14,2 В.
Его величина во многом зависит от климатических условий, в которых эксплуатируется транспортное средство.
Пара слов об электролите
Одним из главных показателей, по которым можно судить об исправности батареи, является уровень электролита. Именно от него зависит напряжение источника питания при различных режимах работы.
В процессе разрядки аккумулятора происходит расход кислоты, доля которой в общем объеме жидкости составляет третью часть (35-36%).
Результатом является уменьшение плотности жидкости. Когда производится зарядка батареи, происходит обратный процесс.
В такой ситуации вода расходуется, а кислота, наоборот, образовывается. Как результат, плотность электролита увеличивается.
В обычном состоянии, когда напряжение на АКБ равно 12,7 В, плотность составляет 1,27 г/куб.см. При этом все параметры напрямую зависят друг от друга.
Уменьшение напряжения зимой: чем это вызвано?
Иногда автовладельцы сталкиваются с ситуацией, когда в холодное время года параметры АКБ ухудшаются, а автомобиль не удается завести.
Чтобы избежать проблем, предусмотрительные водители снимают источник питания и относят его в тепло.
На самом деле, суть проблем в следующем. При снижении температуры ниже «нуля» плотность электролита также меняется. Следовательно, корректируется и уровень напряжения (как отмечалось выше).
Даже при нормальной зарядке батареи плотность электролита растет, из-за чего увеличивается и U. Следовательно, если АКБ нормально заряжена, бояться ей нечего.
Хуже обстоит ситуация, если бросить на холоде разряженный аккумулятор. В этом случае плотность будет падать и появятся проблемы с пуском мотора. В ряде случаев жидкость может замерзнуть.
Что касается проблем, связанных с пуском АКБ в холодное время года, они возникают из-за торможения химических процессов внутри устройства при снижении температуры ниже нуля.
Это значит, что при нормальном заряде плотность и напряжение АКБ будут достаточными, чтобы пустить двигатель даже зимой.
Зная, какое напряжение должно быть на генераторе автомобиля, можно избежать преждевременного выхода из строя или разряда АКБ, а также своевременно диагностировать неисправность самого генератора.