Эксплуатация автомобильного аккумулятора зимой

Зима, как известно, приходит внезапно. Именно в холодное время года владельцев спецтехники и грузовиков чаще всего подводят аккумуляторы. Как раз они отвечают за эффективный запуск двигателя, работу всех электрических и электронных систем и дополнительного оборудования.

Пониженные температуры могут серьёзно повлиять на производительность и долговечность аккумуляторов, вызывая проблемы, которые могут привести к простою техники и дополнительным расходам. Чтобы не остаться с умершей аккумуляторной батареей в самый неподходящий момент, важно уделить особое внимание её подготовке к сезону. Эксперты предлагают несколько советов, как не допустить выхода аккумуляторов из строя зимой и подготовить их к холодному периоду.

Готовь аккумулятор летом

На особенном контроле должны быть аккумуляторы, которые служат более четырёх лет. Также стоит следить за состоянием устройства, если с последней его проверки или зарядки прошло более двух лет. Если же машина оборудована электричеством (мощная звуковая система, автономный обогреватель, электрическая лебёдка, ГБО) и будет эксплуатироваться в условиях сурового климата или севера, на авось полагаться не стоит.

И, хотя специалисты отрицательно относятся к самостоятельным манипуляциям с аккумуляторами, а для проверки их состояния и профилактики советуют обращаться в сервисные центры, кое-что под силу любому опытному механику. Уход и внимание любят все, и техника не исключение.

Поэтому проведите внешний осмотр в поисках деформации или повреждения, а клеммы проверьте на просачивание жидкости и расплавление. Их окисление приводит к увеличению переходного сопротивления: часть тока теряется по пути к стартеру и другим потребителям и не доходит до батареи в процессе зарядки от генератора. Не поленитесь очистить АКБ от грязи, пыли, воды, электролита, а клеммы и наконечники проводов зачистить от окислов и смазать техническим вазелином, советует начальник отдела систем управления и электрооборудования ООО «МИКОНТ» Александр Ижедеров.

Первое, на что необходимо обратить внимание ещё до наступления холодов, — состояние АКБ. По правде говоря, следить за зарядом и напряжением нужно регулярно, а не когда прижмёт, но зачастую владельцы техники пренебрегают этим правилом. Эксперты напоминают, что от стабильного заряда зависит эффективность работы аккумуляторной батареи в зимний период.

Павел Губарев, инженер сервисной службы МЗ «Тонар» (эксклюзивного дистрибьютора тягачей FAW ORYX в России и странах ЕАЭС) рекомендует всем клиентам компании, эксплуатирующим тягачи в обычных условиях, каждые два месяца проверять индикаторы состояния аккумуляторной батареи. Зелёный цвет указывает на исправное состояние аккумулятора, чёрный говорит о необходимости его зарядить, белый сигнализирует о том, что требуется замена батареи.

Начальник конструкторского отдела электрооборудования НТЦ ПАО «КАМАЗ» Андрей Ваструков даёт краткий и исчерпывающий алгоритм действий. Во-первых, проверять состояние аккумуляторных батарей перед зимой и после зимы, в частности проводить измерение НРЦ (напряжения разомкнутой цепи).

Во-вторых, измерять напряжение под нагрузкой при помощи специального прибора — нагрузочной вилки. Известно, что при сильном износе аккумулятора без нагрузки уровень напряжения будет нормальным, но под нагрузкой он поведёт себя по-другому и резко снизится. Подключение нагрузочной вилки позволяет точно определить уровень заряда АКБ, а главное — проверить её исправность. Измерив напряжение без нагрузки и с ней, можно сравнить показатели.

И, в-третьих, проверять в соответствии с рекомендациями плотность, уровень и чистоту электролита в аккумуляторной батарее. По этим трём показателям можно определить её состояние на текущий момент. Помимо этого, напоминает эксперт, стоит заряжать батареи стационарным зарядным устройством в период межсезонья: зима-весна, осень-зима. Водителям г-н Ваструков даёт главную рекомендацию — не допускать глубокого разряда батарей, а механикам — вовремя проверять и готовить их для эксплуатации.

Особенно необходимо зарядить батарею при потере энергии более 80%. И не лишним здесь будет напомнить, что эту процедуру следует производить в нежилом помещении вдали от огня. Как правило, заряжают батарею током, равным одной десятой части ёмкости АКБ, на это может потребоваться 10–12 часов. Напряжение должно подняться до 14,4 вольта. Специалисты советуют обратить внимание на важный момент: быстрое завершение зарядки или нагрев корпуса — показатель проблем с устройством. При их обнаружении аккумулятор лучше заменить на новый.

«Чтобы аккумулятор подзаряжался, нужно время от времени проехать подольше. Это особенно важно, если вы часто попадаете в пробки и в автомобиле много устройств, активно расходующих электроэнергию, например, зимой водители часто включают обогрев заднего стекла, подогрев сидений, вентилятор печки», — говорит технический директор ООО «ААА Траксервис» (официального дилера MAN, Sitrak, Howo, Isuzu, Ambertruck, JAC) Дмитрий Машуков.

Также, советует он, необходимо обеспечить нормальные условия для работы генератора. А именно, проследить за тем, чтобы ремень привода генератора имел правильное натяжение, что позволит ему эффективнее заряжать аккумуляторную батарею.

Разные батареи — разный подход

Несмотря на то, что алгоритм работы с АКБ в межсезонье прост и всем известен, без нюансов не обходится и здесь. Всё потому, что необслуживаемые и обслуживаемые аккумуляторы требуют разных подготовительных работ. Как следует из названия, необслуживаемая батарея не требует дополнительных действий. Устройство не имеет откручиваемых пробок: рассмотреть и проверить его «внутренности» не получится.

Это закрытая конструкция с шестью банками, в каждую из которых помещён блок из положительных и отрицательных пластин, разделённых между собой сепараторами, и залит электролит.

Все они находятся в полностью герметичном пространстве. При нагревании и последующем закипании электрохимическая жидкость идёт вверх в виде пара. Однако она не выходит из герметичного корпуса, а конденсируется на стенках и падает назад, вниз. Тем не менее оставлять АКБ совсем без внимания не следует, поясняет Дмитрий Машуков.

«Важно следить за встроенным индикаторам заряда и при необходимости проводить дозарядку АКБ „до полной” на стационарном оборудовании. Процесс зарядки данной батареи имеет одну важную особенность, которую следует обязательно учитывать. Это необходимость использования только специального зарядного устройства, которое исключает ручную регулировку мощности тока. Применение обычного устройства чревато выдавливанием из АКБ кипящего электролита через аварийный клапан при неправильно выставленном токе. Впоследствии это сказывается на плотности жидкости в батарее и снижает период её службы», — предупреждает он.

Другой подход необходим для подготовки обслуживаемых батарей. Это более длительный процесс, который включает в себя подзарядку АКБ и многоэтапный контроль уровня электролита.

«Помимо обычных проверок, которые достаточно часто требуются из-за интенсивного процесса испарения, нужна дополнительная проверка плотности и уровня электролита перед использованием батареи зимой. Если на АКБ можно открутить пробки, тогда ничто не помешает самостоятельно проверить уровень, состояние электролита и его плотность, состояние свинцовых пластин, наличие кристаллов сульфатов, кипение при заряде. Это достаточно весомый плюс, так как есть возможность контролировать батарею и своевременно принять нужное решение», — говорит г-н Машуков.

При падении уровня электролита банка теряет часть ёмкости, пластины подвергаются воздействию воздуха, и начинается химический процесс, который может значительно сократить срок службы батареи, поскольку мешает нормальной работе её элементов. При этом серная кислота в электролите поглощается свинцовыми пластинами при разрядке батареи, а затем высвобождается обратно, когда батарея заряжается.

Если уровень электролита ниже критической отметки (обычный уровень на 1,5–2 см выше верхнего края пакета пластин), следует долить дистиллированную воду до нормы. Одним из ключевых моментов работы с обслуживаемым типом АКБ эксперты называют замеры плотности электролита. Понимание и регулярная проверка плотности электролита позволяют своевременно выявить и устранить потенциальные проблемы, а также продлить срок службы аккумулятора.

«Плотность электролита в аккумуляторе — это мера концентрации серной кислоты в водном растворе. Этот важный показатель напрямую влияет на состояние заряда и здоровье батареи. Оптимальное значение обеспечивает максимальную эффективность аккумулятора, в то время как отклонения от нормы могут указывать на различные проблемы.

Высокая плотность может привести к коррозии, износу и снижению срока службы АКБ, но при этом повышаются рабочие характеристики в условиях низких температур. Низкая плотность может привести к снижению мощности и способности поддерживать заряд в условиях отрицательных температур, при этом более срок службы батареи увеличивается», — поясняет Дмитрий Машуков.

Поднять плотность электролита не так сложно, как кажется на первый взгляд. Для начала необходимо выкачать старый электролит (кстати, не забудьте, что сливать вещество на землю нельзя), затем нужно очистить пластины АКБ от остатков и залить новый раствор. Следующий этап — закрыть банки и начать зарядку накопителя. После этих процедур остаётся проверить плотность, которая при условии полностью заряженной батареи, приведённая к 25°, должна иметь значение в пределах 1,25-1,30 г/см³.

И снова подчеркнём: смешивать старый электролит с новым не рекомендуется, а его долив и замену необходимо производить в отдельном помещении с хорошей вентиляцией.

С теплом и заботой

Необходимость утепления аккумуляторов неоднократно становилась предметом споров и опасений специалистов. На какие только хитрости ни идут водители, чтобы сохранить драгоценное тепло и продлить срок работы батареи. Рынок предлагает комплекты термозащиты, специальные термокейсы и электропластины для поддержания температуры.

«Никакого смысла в утеплении АКБ нет: к утру его температура будет равна температуре окружающей среды. Основная причина разрушения батареи — плохой старт двигателя. Если авто заводится в любой мороз с пол-оборота и аккумулятор при этом хорошо заряжен, он прослужит долго.

Плохой старт двигателя разрушает батарею, так как в этот момент аккумулятор „закорачивается практически на ноль”, и происходит повреждение пластин. Чем меньше пусков двигателя, тем дольше жизнь АКБ. Установка разрекламированных специальных электропластин может выйти боком для водителя, так как фактически это нештатное оборудование, а также дополнительная нагрузка на электропроводку автомобиля.

Это может привести к снятию машины с гарантии или к короткому замыканию электропроводки. Всё вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что особых рекомендаций по минимизации теплопотерь батареи нет. Нужно просто своевременно её обслуживать и подзаряжать», — говорит Павел Губарев.

Частично с ним согласен и Дмитрий Машуков, но в то же время он советует учесть климатические условия эксплуатации.

«Подогрев АКБ на автомобилях с традиционной системой питания (бензин либо дизель) в центральных районах умеренного климата с температурами зимой до -30 °C при исправной системе электрооборудования и плотности электролита до 1,27г/см³ в заряженной на 100% АКБ не требуется.

Если эксплуатация автомобиля происходит в районах с температурами ниже -30 °C либо планируются длительные поездки в таких условиях, возможно применение для защиты АКБ от переохлаждения специальных термокейсов — прочных и мягких „термосов” из теплоизоляционного материала (войлока, пенофола, фольгоизола на пенопласте и других современных материалов)», — считает он.

Если в зимний период следить за батареей и держать её заряженной, то и утеплять её не требуется, уверен Андрей Ваструков. А если автомобиль эксплуатируется в условиях низких температур, например на Крайнем Севере, то необходимо просто подобрать подходящий тип аккумуляторных батарей. При этом эксперт допускает применение утепляющих чехлов в купе с электропластинами.

«Однако у таких электропластин должен быть особый алгоритм функционирования, чтобы не допустить разряда и перегрева батарей, а чехол должен быть изготовлен из кислотостойких теплоизолирующих материалов», — подчёркивает г-н Ваструков.

Александр Ижедеров считает, что в особом утеплении нуждается верхняя часть АКБ, так как около 80% тепла излучается с межэлементных свинцовых перемычек и клемм. Такой вариант — обычная практика в холодных широтах.

«При эксплуатации тракторов в северных районах применяют утеплительные чехлы из войлока и других кислотостойких материалов на АКБ. Не возбраняется применение электронных систем поддержания температуры в контейнере АКБ с использованием специальных нагревательных пластин», — говорит он.

«Основная задача термокейса — поддерживать температуру аккумуляторной батареи в комфортном диапазоне, не допуская её переохлаждения и снижения ёмкости. Использование электропластин для обогрева АКБ допускается с определённой оговоркой: так как они запитываются от этих же аккумуляторов, то и функционировать должны только при работающем ДВС.

На заглушённом ДВС данные элементы необходимо отключать от АКБ во избежание её разряда. Помимо этого, на коммерческом транспорте можно дополнительно установить радиаторы обогрева аккумуляторных батарей с теплоносителем от системы охлаждения ДВС», — говорит Дмитрий Машуков.

Нужен ли гибридам отдельный уход?

Отдельной строкой идёт техника с гибридными и полностью электрическими силовыми установками. Среди обывателей бытует мнение, что гибрид не заведётся в мороз, а тяговым батареям нужна особенная защита от потери ёмкости в холодный сезон.

«На автомобилях с гибридными либо полностью электрическими силовыми установками не предусмотрено каких-либо систем обогрева АКБ, потому что все они так или иначе будут потреблять энергию аккумулятора.

На сегодняшний день единственной рекомендацией для данного типа автомобилей является использование машин в зимний период со 100% заряженной АКБ и минимизация потребителей электричества в поездке, таких как мультимедиа, различные подогревы руля, сиденья», — рекомендует Дмитрий Машуков.

Директор по послепродажному обслуживанию «АВТОДОМ Вешки» и «АвтоСпецЦентр Котляковка» Илья Фенин уверен, что в дополнительном уходе или обогреве гибридные и полностью электрические установки не нуждаются: производители транспортных средств уже позаботились о батареях.

Действительно, литийионные АКБ, применяемые в составе перезаряжаемых систем хранения электрической энергии на транспортных средствах с комбинированной (гибридной) и чисто электрической силовой установкой, удовлетворительно показывают себя в широком диапазоне температур,

Но при достаточно низких температурах эксплуатации электрохимические процессы замедляются, а при высоких температурах излишне ускоряются, что, в свою очередь, приводит к снижению показателей долговечности и безопасности аккумуляторов, предупреждает Андрей Ваструков.

«Для сохранения их долговечности и показателей безопасности рекомендуется применять системы терморегулирования, которые осуществляют охлаждение аккумуляторов при высоких температурах эксплуатации или подогрев при отрицательных.

Они активируются системой управления перезаряжаемой системы хранения электрической энергии по сигналам от датчиков и обеспечивают оптимальный для аккумуляторов температурный режим, в котором батарея сохраняет все мощностные, энергетические характеристики, показатели долговечности и безопасности.

Кроме того, стоит использовать в конструкции теплоизоляционные материалы, позволяющие сохранять тепловую энергию аккумуляторов, тем самым минимизируя задействование систем терморегулирования», — советует он.

Какие АКБ меньше боятся холодов?

Аккумуляторы бывают разные, и все они показывают разную сопротивляемость минусовым температурам, поэтому однозначно ответить, какие лучше, не сможет ни один эксперт.

«Рекомендовать какой-либо тип затруднительно из-за больших различий в технических характеристиках и стоимости. Каждая аккумуляторная батарея имеет свои плюсы и минусы эксплуатации. Выбор лучшего типа зависит от конкретной ситуации и конкретной задачи», — говорит Павел Губарев.

Александр Ижедеров не рекомендует использовать литийионные АКБ в условиях сильного мороза, так как допустимый диапазон эксплуатационных температур от -20 и даже -40 °C (у некоторых моделей) до +50 °C, но при этом отдаваемая ёмкость снижается на 20-40%. А аккумуляторную свинцовую стартерную батарею 6СТ-190 можно эксплуатировать при температуре от -50 до +60 °С.

«Если говорить о различных разновидностях литийионных аккумуляторов, то в целом их морозостойкость определяется структурой анодного активного материала, а также составом применяемого электролита. Для улучшения морозостойкости в нём применяют различные добавки, обеспечивающие при низких температурах требуемую ионную проводимость, несгущаемость, малые изменения объёма при колебаниях температур.

Сейчас наиболее распространены анодные активные материалы на основе модифицированного сфероизированного графита. Различные мировые научные группы модернизируют материал для повышения удельных характеристик и стойкой работы в низких температурах. Однако при улучшении удельной энергоёмкости материала неизбежно сталкиваются со снижением долговечности и морозостойкости аккумуляторов.

На сегодняшний день наиболее устойчивым считается аккумулятор с анодом на основе титаната лития в сочетании с различными катодными материалами, обладающий высокими токами разряда и заряда, долговечностью, широким диапазоном использования, но низкой удельной энергоёмкостью. Эти свойства определяют его применение в основном на технике с комбинированными эгнергоустановками», — говорит Андрей Ваструков.

Ещё один тип АКБ, который, по мнению экспертов, обладает многочисленными преимуществами по сравнению с традиционными литийионными и свинцово-кислотными батареями, — это литий-железо-фосфатные накопители, также известные как LFP или LiFePO4.

Основываясь на собственном опыте работы с тяговыми батареями на электрических SANY в условиях холода, руководитель направления продаж техники на альтернативных видах топлива ООО «ОДИН Групп» Вадим Целиков уверяет, что, несмотря на некоторые предубеждения, они сохраняют свою эффективность при низких температурах. LiFePO4 обеспечивают постоянную ёмкость и мощность, а незначительный рост внутреннего сопротивления из-за стабильных химических реакций гарантируют минимальные потери мощности во время ускорения.

«В батареях LiFePO4 используется катод из феррофосфата лития (LiFePO4) и графитовый анод. Эта стабильная химическая структура снижает риск термических явлений, уменьшая вероятность перегрева или теплового разгона (цепной реакции перегрева), особенно в экстремальных условиях холода. Структура тяговых батарей LiFePO4 менее чувствительна к температурам, что позволяет аккумулятору сохранять большую часть своей номинальной ёмкости при воздействии низких температур», — поясняет эксперт.

Как и любая технология, LiFePO4 имеет свои преимущества и недостатки. В том, насколько они критичны для потребителя, нужно исходить из конкретной ситуации, отмечают специалисты.

«Благодаря более стабильным фосфатным связям, атомы кислорода в батареях LFP медленнее высвобождаются при коротких замыканиях или перезарядке, которые приводят к тепловому разряду и воспламенению старых литий-ионных батарей. Химический состав LiFePO4 отличается стабильностью и не содержит кислот, а в процессе использования нагревается, снижая сопротивление и повышая напряжение.

Поэтому при температуре ниже 0 °C LiFePO4 батареи практически не теряют мощности, сохраняя 95-98% своей отдачи и ёмкости. Такой аккумулятор может работать при температурах до -30 °С. Однако они не являются идеальным выбором для летнего использования, так как эффективность их работы, наоборот, падает. Кроме того, данный тип аккумуляторов относится к самым дорогим на рынке», — делится наблюдениями Дмитрий Машуков.

Даже самый современный разрекламированный и дорогой аккумулятор не сможет обеспечить стабильную работу, если за ним нет должного ухода. Подготовка аккумуляторов к зимнему периоду — это важный этап в обслуживании спецтехники и грузовиков. Соблюдение этих простых рекомендаций поможет обеспечить надёжную работу вашей техники в холодное время года и избежать непредвиденных проблем и дополнительных расходов.

Текст: Марина Каталакиди. Фото: Евгений Ошкин