Много статей не имеет срока устаревания. Есть смысл смотреть и 2011, и даже 2008 год. Политика сайта: написать статью, а потом обновлять ее много лет.
Открыта карта ВТБ для материальной поддержки сайта: 4893470220568296.

Рекламодателям! Перестаньте спамить мне на почту с предложениями о размещении рекламы на этом сайте. Я никогда спамером/рекламщиком не был и не буду!
" title="Написать письмо">Написать письмо

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1247
Просмотры материалов : 4580843
 
Установка в автомобиль АКБ повышенной емкости (14.10.2015). Печать E-mail
2015 - Октябрь
14.10.2015 20:07
Save & Share

В обществе бытует мнение, что аккумуляторная батарея автомобиля должна иметь строго определенную емкость. Причины и объяснения этому самые разные, но в них нет самого главного: логики, научного подхода и цифр. И мнение оказалось в итоге неверным.

Рассмотрим генератор как источник питания с постоянным напряжением 13.8В или его диапазоном [13.5-14.5]В (меньше или больше - неисправный генератор). В паспорте на автомобиль указана его максимальная сила тока. На примере микролитражки "Daewoo Matiz": 65А (модель M100) - значит, мощность генератора минимум 897Вт. Если смотреть паспорт "Daewoo Nexia", то там указана сила тока 80А (модель CS130). Mercedes C230 - 120А (модель W203). Лада Калина - от 55А (КЗАТЭ 372.3701-02). Также отметим, что в инструкции указана паспортная емкость установленной батареи; но нигде не указано, что она должна быть именно такой. А еще отметим минимум оборотов для подачи генератором большого тока: уже с 1500 оборотов выдается 22А - то есть, АКБ заряжается уже при небольшом движении авто.
В этом абзаце упор сделан на официальные ТТХ генераторов автомобиля и формулу мощности Джоуля-Ленца.

Рассмотрим АКБ как аккумулятор с химической точки зрения. Так как АКБ имеет анод и катод - по сути, внутри аккумулятора идут процессы электролиза с участием металлических пластин и соляной кислоты (те же самые процессы идут в АКБ ИБП, например). Раствор не может вместить в себя большее количество энергии, чем может на себя взять, - явление перезаряда невозможно из-за низкого внутреннего сопротивления (при правильном напряжении на катоде и аноде). При повышенном же напряжении - перезаряд как явление даст о себе знать вздутием АКБ (чрезмерное выделение водорода, кислорода и разрушение пластин).
Химия раствора такова, что одно и то же количество энергии в АКБ можно сообщить быстро высоким током или медленно низким. Качество заряда АКБ при этом останется тем же, но при продолжительном использовании больших токов возможна потеря емкости.
В этом абзаце упор сделан на общие свойства электролитов и частично на формулу Гиббса-Дюгема.

Рассмотрим АКБ как потребитель электроэнергии на момент работы генератора или зарядного устройства. В инструкции многих ЗУ написано: напряжение заряда 13.8-14.4В (какое выбрать - тема другой статьи), а ток заряда должен быть 1/10 от паспортной емкости АКБ (для емкости 40А·ч - 4А).
При зарядке АКБ ток заряда медленно падает на табло ЗУ с 4А до 0.1А: сопротивление АКБ уменьшается с увеличением собственного заряда. Казалось бы абсурд: при неизменном напряжении при уменьшении сопротивления АКБ должен потечь больший ток - но забывается тонкость: АКБ само по себе устройство с нелинейными характеристиками. Как только внутреннее сопротивление начинает уменьшаться, напряжение на самом аккумуляторе начинает расти (быстрее) - разница между напряжением генератора и АКБ становится все меньше, ток начинает падать.
В этом абзаце упор сделан на официальные инструкции ЗУ и закон Ома.

Рассмотрим регулировочное реле (реле-регулятор) как посредник между генератором и АКБ. Потрясающая вещь, живущая самостоятельно и осуществляющая:
- ограничение максимального напряжения генератора величиной 14.5В. В итоге перезаряд АКБ невозможен. Погрешность 0.1В незначительна, а максимальная величина доступна в крайне редких случаях и на короткое время;
- ограничение максимального тока генератора. В итоге выход из строя генератора из-за перегрузки невозможен;
- контроль обратного тока. В итоге генератор не будет перегреваться, когда энергия из АКБ течет через него длительное время.
В итоге реле-регулятор является предпосылкой для установки батареи большой емкости без последствий для генератора.
АКБ можно заряжать и большими токами, чем 1/10 от паспортной емкости (скорость заряда АКБ прямо пропорциональна силе тока). На ЗУ ограничение тока нужно выставлять вручную (обеспечение мягкой зарядки), в автомобиле же эта функция отсутствует. То есть процесс заряда АКБ в автомобиле автовладелец не контролирует никак. Но высокими токами АКБ заряжать получится только при совпадении: разряд "в ноль" АКБ, быстрые обороты двигателя, отсутствие дополнительных потребителей.
В этом абзаце упор сделан на сервисные книги по ремонту авто.

Рассмотрим ремень генератора как его двигатель для выработки необходимой силы тока. Для этого сделаем расчет силы тока для убитой "в ноль" АКБ (зимой):
- напряжение АКБ 9В. Величина, с которой даже при помощи автономного пускового блока не завестись;
- внутреннее сопротивление в состоянии полного заряда у АКБ примерно 3мОм. Чем больше максимальная емкость АКБ, тем меньше внутреннее сопротивление - тем более слабыми токами требуется ее дозарядка. Предположим внутреннее сопротивление разряженной АКБ 0.1Ом (Стендер В.В. Прикладная электрохимия / Украина, Харьков: издательство харьковского ордена трудового красного знамени ГУ им. А.М. Горького, 1961 г. - стр. 66, 504). Это недостижимая в реальной жизни величина;
- при среднем напряжении генератора 14.2В на АКБ должен подаваться ток 50А. И это при нереальном эксперименте, крайне завышенных негативных факторах.
А радость в том, что данный ток на АКБ не подастся, зарядка будет вестись в более мягком для АКБ режиме. Генератор способен выдать 50А на ~3000-3500 оборотах, а ведь кроме АКБ и другие потребители есть. В итоге при прогреве авто АКБ будет заряжаться в щадящем режиме, к моменту движения и повышения оборотов напряжение на АКБ будет уже больше 9В - будет требоваться меньшая сила тока.
В общем, уничтожить ремень и сам генератор невозможно как при установке батареи большей емкости, так и при установке разряженной "в ноль" АКБ. АКБ при этом тоже защищена от больших токов различными техническими факторами.
Повтор самого главного: при одном и том же вольтаже от генератора на АКБ ток заряда тем выше, чем выше ее внутреннее сопротивление (разность потенциалов генератора и АКБ уменьшается быстрее повышения сопротивления АКБ). А выше оно именно на АКБ меньшей емкости. То есть, АКБ более высокой емкости будет разгружать генератор, а не нагружать его. И разряженная "в ноль" АКБ меньшей емкости более "опасна" для генератора.

Но предположим, генератор не справляется (это как же надо постараться: включить ближний свет, кондиционер, музыку на полную, обогрев сидений и прикуриватель, поставить АКБ 9В - и то может не хватить). Как и с любым источником питания, возникнет ситуация: АКБ требует 50А, а генератор может дать только 10А. В этом случае генератор пошлет АКБ на 3 буквы и будет заряжать ее током 10А, не перегружаясь (реле работает). Никакого повышенного износа генератора или выхода его из строя не произойдет, абсолютно штатный режим работы. А АКБ и этих 10А хватит, просто будет заряжаться в 5 раз дольше.

О практике применения АКБ с повышенной емкостью: мой начальник поставил на свою "Ниву" АКБ 100А·ч 3 года назад (генератор КЗАТЭ 9412.3701, 80А). Машина им самостоятельно наворочена высокомощным оборудованием: лебедка, ЭУР. И его батарея никогда не страдала от недозаряда или перезаряда. В итоге он обеспечил свой автомобиль возможностью пользоваться даже лебедкой при умершем генераторе, а также отсутствием проблемы севшей "в ноль" батареи.
Сам же я ездил на штатной АКБ, когда на "оке" генератор отказал (клемма отскочила) - как всю Москву на одной АКБ проскочил, уже не помню. АКБ была разряжена более чем наполовину. Впрочем, весила эта "бешеная табуретка" всего 700кг вместе со мной и АКБ.

Выводы по абзацам:
- мощности генератора с лихвой хватает для безопасного заряда АКБ. Если же по каким-то фантастическим причинам не хватит - АКБ будет только дольше заряжаться по времени;
- АКБ с большей емкостью медленнее повышает свое внутреннее сопротивление при разряде, плюс процент потери заряда меньше для одинаковых операций. Это позволяет не использовать большие (с точки зрения АКБ) токи для ее заряда - всегда мягкий заряд, отсутствие глубокого разряда (особо опасного для кальциевых аккумуляторов). Также уменьшено явление саморазряда, за счет того же малого сопротивления. А так как номинал внутреннего сопротивления меньше именно у АКБ с большей емкостью - она оказывает и щадящее действие на генератор;
- АКБ с большей емкостью позволяет использовать высокомощное оборудование автомобиля, даже если генератор уничтожен (или помочь генератору амперами, если генератор работает на предельно низких оборотах);
- ограничением в установке АКБ повышенной емкости являются только ее размеры и вес. Ранее на "жигули" устанавливали в багажнике аккумуляторы от дизельных "камазов" - автовладельцам было лень заряжать АКБ при помощи ЗУ в сильные морозы: емкости батареи хватало на многократные тяжелые пуски. Эти батареи были емкостью 230А·ч и весом 52кг; с самостоятельным обслуживанием, что немаловажно. Надо бы такую на "матиз" поставить...

(добавлено 15.10.2015): есть еще одна книга по химическому электролизу, однако сложная. Робинсон Р., Стокс Р. Растворы электролитов / Москва: издательство иностранной литературы, 1963 г.

(добавлено 16.10.2015): еще один вывод. Если АКБ разряжена совсем "в ноль", и есть возможность ее зарядки только генератором - временно не надо ездить более 1500-1800 оборотов: чтобы не насиловать батарею высоким током, дав ей время увеличить собственную разность потенциалов. Или включить больше дополнительных потребителей.

(добавлено 14.02.2016): поставил АКБ в 1.5 раза большей емкости и выключатель массы в придачу.

Обновлено ( 30.09.2019 20:52 )
 
 

Последние новости


©2008-2019. All Rights Reserved. Разработчик - " title="Сергей Белов">Сергей Белов. Материалы сайта предоставляются по принципу "как есть". Автор не несет никакой ответственности и не гарантирует отсутствие неправильных сведений и ошибок. Вся ответственность за использование материалов лежит полностью на читателях. Размещение материалов данного сайта на иных сайтах запрещено без указания активной ссылки на данный сайт-первоисточник (ГК РФ: ст.1259 п.1 + ст.1274 п.1-3).