Exide

Уже почти половина новых автомобилей, выпускаемых в Евросоюзе, относится к микрогибридам.

На фоне кучи новостей о развёртывании инфраструктуры под новые электромобили и спорах о стандартах зарядки многие могли пропустить реинкарнацию старого подхода, который теперь называют технологией Start-Stop. Это отличный вариант не тратить энергию на повышение энтропии Вселенной, пока вы просто стоите в пробке. Если вы стоите дольше пары секунд, то двигатель автоматически отключается и не ест вхолостую топливо. Сейчас подробнее расскажу, как это работает и почему обычные батареи очень быстро умрут при таком режиме. Я как раз как бывший инженер сервис-центра видел много батарей, умерших из-за не подходящих для них нагрузок.

Хочу много лошадей из крохотного мотора

Фотохимический смог в Пекине.

Есть несколько тенденций в современном автопроме, пусть, возможно, и не все им рады.
Во-первых, это честные или почти честные старания автопроизводителей выполнять требования регуляторов по созданию всё более чистых автомобилей. К сожалению, нормы по экологичности плохо сочетаются с пожеланиями покупателей в плане динамики разгона и мощности двигателя. В итоге всплывают дизельгейты, но в целом прогресс в этой области очень заметен, что критично для крупных городов. Ситуация с фотохимическим смогом постепенно улучшается, если, конечно, город не использует угольные электростанции.

Во-вторых, есть тенденция к удешевлению. Потребитель хочет получить больше лошадей за те же деньги. Если раньше нормальными считались полуторалитровые моторы в 5070 л. с., то теперь тот же самый мотор часто выдаёт 120, а то и 150 лошадиных сил. Понятно, ничто не даётся просто так. В итоге моторы требуют установки турбин, более качественного топлива, точного управления впрыском и становятся практически неремонтопригодны.

С другой стороны, снижение цикла обновления автомобиля приводит к своеобразному переходу на CICD в автопроме. Если раньше новая технология была почти незаметна на фоне большого парка старых автомобилей, то сейчас ротация происходит быстрее. Системы ABS, ESP и VSC сейчас постепенно становятся стандартами для любых машин, включая бюджетные. Собственно, классический ДВС уже далеко не тот ДВС, что был раньше. Да, на кукурузном масле и непонятном топливе из грязной канистры он ехать отказывается. Но в среднем он стал существенно мощнее и экономичнее, пусть и ценой долговечности. Вот только старые элементы пришлось существенно дорабатывать.

Стоим на светофоре

Так выглядит типичный график заряда-разряда во время поездки на автомобиле с системой старт-стоп. Обычные аккумуляторы убиваются с пугающей скоростью.

Самая неприятная часть городского цикла непрерывное дёрганье в бесконечной очереди, когда стоишь в пробке. Для экономии топлива и была разработана система старт-стоп, чтобы отключать двигатель во время вынужденных пауз. Причём они ставятся не только на классические гибриды, где сочетаются электропривод и ДВС, но и на чисто бензиновые двигатели. Экономия довольно существенная: 310 % с потолком в районе 12 %.

Первая система такого рода была установлена на Toyota Crown ещё в 1974 году, но с тех пор очень многое изменилось в работе двигателя и других систем. Сильно поменялся паттерн езды. Раньше почти не возникала система, когда приходилось заводить ещё работающий двигатель. Сейчас с учётом коротких циклов продвижения в пробке такое происходит несколько раз в день. Это потребовало разработки более сложного стартёра с тандемным соленоидом, который обеспечивал повторный запуск двигателя при ещё вращающемся коленчатом вале. Но правильный синхронизированный запуск это только часть проблемы. Попробуем посмотреть на современную реализацию в многочисленных гибридах.

Гибриды, микрогибриды и все остальные

Текущий рынок привёл к тому, что между полностью электрическим автомобилем и привычным ДВС-вариантом сформировалось несколько промежуточных классов.

Традиционный ДВС это почти все бюджетные линейки машин: классическая трансмиссия, объём двигателя небольшой, чтобы соответствовать современным экологическим нормам. Запуск двигателя осуществляется с помощью обычной свинцово-кислотной батареи в 12 В.

Микрогибриды это всё те же ДВС, но уже с системой старт-стоп. Та самая первая Toyota Crown формально относится к этому классу. Ключевое отличие в стартёре, о котором мы говорили раньше. Для корректной работы он должен иметь мощность порядка 35 кВт. Обычный аккумулятор не сможет долго служить в рваном режиме работы постоянных зарядов-разрядов и многократных запусках двигателя высокими токами. Поэтому для этого типа автомобилей подходят только AGM- и EFB-аккумуляторы. Внутри AGM не традиционная серная кислота в жидком виде, а специальный абсорбированный электролит в виде пропитанных пористых стекловолоконных структур. Это позволяет ему выдерживать такие режимы работы. А у EFB пластины потольше, специальные приблуды в активную массу, да и сепаратор специальный, а на Эксайде поверх этой самой замороченной активной массы еще и сеточку из стеклоткани для устойчивости вмазывают.

Мини-гибриды: к традиционной схеме с линией в 12 В добавляются новая электрическая система на 48 вольт и небольшой электрический двигатель. Он маломощный, но его достаточно, чтобы прокатиться пару метров в глухой пробке и не дёргать основной ДВС постоянными запусками. Питается обычно от литиевой батареи на 48 вольт. Свинцово-кислотный аккумулятор всё равно используется в схеме для запуска двигателя в холодном состоянии и в случае, если вдруг электрический контур не справился с этим.

Полный гибрид: в этой схеме скорее уже возможна поездка чисто на электроприводе на короткие расстояния. Чаще всего есть возможность подзарядить тяговый литиевый аккумулятор от зарядного устройства напрямую. Активно используется система рекуперации при торможении. В целом автомобиль намного ближе по своей структуре к электромобилям. Например, тот же ДВС стоит часто упрощённой конструкции, часто работающий не в рамках классического цикла Отто, а на базе циклов Миллера, Аткинсона. На электрический этап приходится основная, самая неэффективная для ДВС часть ползание по пробкам со скоростью 510 км/ч, когда стоит первая передача, а педаль газа не нажата.


Если посмотреть на текущие пропорции, то 47 % автомобилей это классические ДВС, 48 % микрогибриды, оборудованные системой старт-стоп, и остальные занимают по 1 %. Реальных чистых электромобилей исчезающе мало.

Что такое AGM- и EFB-аккумуляторы

Выглядит страшно, но этот разобранный аккумулятор лучше классических свинцовых.

AGM (Absorbent Glass Mat) это технология изготовления свинцово-кислотных аккумуляторов, при которой электролит не плещется свободно внутри, а зафиксирован на специальных губках из стекловолокна. Тонкие стеклянные волокна при этом абсолютно не входят в реакцию с серной кислотой, а за счёт волокнистой структуры они практически нечувствительны к вибрациям и механическим повреждениям. То есть даже если корпус будет повреждён, то кислота не будет литься во все стороны, как в классическом аккумуляторе, а останется питанным в стекловолокне, типа как памперс работает. Только стеклянный. Только не надо разбирать их самостоятельно и проверять. Это всё равно очень опасно. Часть микропор остаётся свободной от электролита. Это нужно для создания свободного пространства для рекомбинации газов.



Внутри всё сформировано в виде пакета пластин, которые могут иметь разные толщину и площадь активной поверхности этой самой активной массы. Если нам нужна батарея с большой ёмкостью и невысокими токами увеличиваем толщину, уменьшаем площадь. В автомобильном применении AGM актуальнее обратный вариант увеличение площади пластин со снижением их толщины. Такие аккумуляторы могут отдавать больший ток и быстрее заряжаться, но имеют меньшую ёмкость. Пластины в блоках прижаты намного плотнее друг к другу, что помогает лучше удерживать активную массу, чем у обычных батарей. Также может использоваться ещё более плотная упаковка не в пластины, а в туго свёрнутые свинцовые рулоны цилиндрической формы со стекловолоконной прокладкой-сепаратором.

Благодаря своей структуре такие батареи имеют несколько преимуществ:

• они не требуют обслуживания. Риски утечки кислоты или проблем из-за вибрации минимальны;
• значительно меньший саморазряд в сравнении с современными свинцово-кислотными батареями;
• скорость заряда в несколько раз больше классических аккумуляторов, за счёт чего они подходят для системы старт-стоп;
• они работают в цикле неполного заряда, который является проблемой в обычном городском цикле, где вы не успеваете нормально полностью зарядить аккумулятор;
• их сложнее убить кратковременным глубоким разрядом, но при длительном разряде они тоже умрут;
• а ещё их можно трясти, наклонять и вообще монтировать под углом. Только прям совсем переворачивать не стоит.

Ключевое отличие от AGM EFB-батарей в том, что EFB проще и дешевле в производстве. В них электролит не связан, как в AGM, а находится в свободном виде. Но в отличие от классических свинцово-кислотных аккумуляторов у них более толстые свинцовые пластины. Положительные пластины у них пакетируются в стекловолоконный флис, что предотвращает осыпание активного вещества. Поэтому они хоть и обладают меньшим по сравнению с AGM током заряда-разряда, но могут выдержать примерно вдвое больше циклов зарядки по сравнению с классическими аккумуляторами. Короче, это такой промежуточный по своим характеристикам продукт, который стоит дешевле, чем AGM.


Впрочем, и сложности у них у всех общие с классическими свинцовыми аккумуляторами. При высокой температуре у них увеличивается саморазряд, а в морозы их ёмкость падает. Поэтому, если у вас за бортом минус 30, то стоит задуматься об обогреваемой парковке. Ёмкость и так упала из-за переохлаждённого электролита, так ещё и ледяной двигатель с густым маслом требует больше оборотов для запуска.

Что есть интересного у нас

Немного расскажу про нашу компанию. В Exide мы производим много аккумуляторов как раз для микрогибридов сейчас это примерно 3040 % всего европейского автопарка. В новые автомобили чаще всего попадает именно аккумулятор нашего производства. Сейчас около 70 % европейских автомобильных брендов ставит именно наши линейки, но со своим брендингом.
У нас есть несколько видов батарей: AGM, EFB, Premium, Excell и Classic. Последние три классические. Excell базовый надёжный вариант с хорошей ценой.
Excell отличается более высоким стартовым током, что особенно чувствуется зимой. Ток примерно на 15 % выше, чем у Classic. А СLassic это для тех, у кого автомобиль попроще, совсем без прибамбасов, и цена имеет значение.

У Premium будут самые высокие токи холодной прокрутки примерно на 30 % выше Classic. Кроме того, выше скорость заряда из-за нашей технологии Carbon Boost 2.0. В активную массу отрицательных пластин вносится специальная углеродная добавка, которая также позволяет увеличить заряжаемость, особенно из состояния глубокого разряда, примерно вдвое. Изначально их разрабатывали именно под системы старт-стоп, но в дальнейшем включили и в классическую линейку.

На всех батареях классической серии стоит наклейка, предупреждающая, что они не подойдут для системы старт-стоп. Цикл работы, характерный для микрогибридов, быстро выведет их из строя, как и другие обычные аккумуляторы. Для таких систем мы предлагаем ставить AGM или EFB. Эти два типа почти одинаковы по своим параметрам, но в AGM электролит полностью иммобилизирован за счёт пропитывания специальных стекловолоконных структур, а в EFB он жидкий. Собственно, EFB это скорее промежуточный вариант между классическим свинцово-кислотным аккумулятором и более дорогим AGM.

Кстати, если уж что и использовать как источник резервного питания, так это аккумуляторы для старт-стоп, а не обычные, которые быстрее выходят из строя из-за меньшего числа возможных циклов заряда-разряда.

Похороны временно переносятся

К полной замене автомобилей с ДВС на электромобили мы будем двигаться ещё долго: лития на нашей планете более чем достаточно. Но только небольшая часть его месторождений является коммерчески рентабельной. При этом уже сейчас электроавтомобили составляют примерно 50 % всего спроса с тенденцией роста до 75 % в ближайшие 10 лет. А ещё весёлые проблемы с выделенными линиями от электростанций до заправок, где каждая зарядка может отъедать до 150 кВт.

Скорее всего, в ближайшее время мы увидим расцвет именно промежуточных гибридных решений, которые продлят жизнь как свинцовым аккумуляторам в новых эффективных формах, так и ДВС. А там, может, и вообще на водородные элементы перейдём вместо лития.

Я уже рассказывал про AGM-аккумуляторы, которые очень хороши в системах, где требуются большие токи и большое количество циклов заряда и разряда. Но при всех приятных бонусах этой технологии у неё есть один проблемный момент AGM ощутимо дороже. А лучшее враг хорошего. Из-за приятной цены, относительно лучших по показателям систем, кстати, свинцово-кислотные аккумуляторы и актуальны более 120 лет. Именно для того, чтобы занять более бюджетную нишу автомобильных аккумуляторов с системой старт-стоп, где требования по глубине разряда не столь велики, как у AGM, но где традиционный свинцово-кислотный аккумулятор умирает очень быстро, и были созданы EFB (Enhanced Flooded Battery).

Посмотрим, можно ли делать даунгрейд до обычных свинцово-кислотных, и в каких случаях, наоборот, есть смысл заменить старый EFB на AGM.

Спойлер: нет, более функциональный AGM не всегда имеет смысл ставить вместо обычного аккумулятора. Часто EFB или даже обычный новый аккумулятор будет оптимальным решением.

Принцип работы

С точки зрения химии ничего глобально отличного от традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов не происходит. Всё та же обратимая реакция на пластинах с превращением свинца и его оксидов в сульфат и обратно. В качестве электролита используется серная кислота. Ключевые отличия заключаются в компоновке и составе элементов.

Во-первых, для этого типа батарей мы используем специальные типы токоотводящей решётки и рецепты активной массы. Это нужно для того, чтобы снизить внутреннее сопротивление и потери энергии при заряде на нагрев самого аккумулятора в процессе работы. При этом сами пластины толще классических примерно на 3050 %.

Во-вторых, положительные пластины заключены в специальные конверты-сепараторы из особо прочного пористого пластика на основе полипропилена. При этом на поверхности одной из пластин вмазана специальная армирующая сетка из стекловолокна. В отличие от AGM, где жидкий электролит почти полностью сорбирован, в EFB всё-таки есть свободная несвязанная кислота. Тем не менее плотность упаковки всё равно намного больше, чем в классических свинцово-кислотных аккумуляторах, а зазоры между пластинами меньше.

Плюсы EFB

У этих аккумуляторов есть те же проблемы, что и у классических: они боятся глубокого разряда и хранения в таком разряженном виде, но в гораздо меньшей степени. Если мы полностью разрядим обычную батарею и оставим её на неделю-две, то на поверхности пластин начнут образовываться крупные кристаллы сульфата свинца. В норме кристаллы должны быть микроскопического размера для обратимого превращения в оксид при заряде. В случае же глубокого длительного разряда кристаллы будут менять свои размеры, перекристаллизовываясь, и продолжат расти, разрывая активную массу, отваливаясь и осыпаясь на дно аккумулятора. Наиболее крупные кристаллы уже теряют возможность превратиться в оксид свинца полностью, ещё больше снижая ёмкость и увеличивая внутреннее сопротивление. Так происходит неизбежная деградация всех аккумуляторов этого типа.

Но у EFB, как и у AGM, свинцовые пластины прикрыты стекловолокном, которое не даёт активной массе осыпаться и помогает батарее пережить глубокий разряд дольше. Кроме стандартных особенностей этого типа батарей, мы добавили в активную массу отрицательных пластин специальную углеродную добавку. Технологию назвали Carbon Boost. Она позволяет ещё больше снизить деградацию батарей, препятствуя сульфатации пластин. Плюс за счёт высокой проводимости углерод создаёт что-то вроде дополнительных проводящих каналов внутри активной массы. В результате при зарядке кристаллы сульфата превращаются в оксид гораздо быстрее и в большем объёме.

Углеродная добавка это не мифическая вещь типа персидского порошка от клопов у Остапа Бендера, а вполне себе тоже патентованное, но реальное соединение сложного состава. У Carbon Boost первого поколения это был специально химически активированный природный графит, а Carbon Boost 2.0 это синтетически созданное высокомолекулярное соединение на основе углерода. Кому надо оценить красоту зубодробящего химического названия поиск по патентам в открытом доступе.

В итоге за счёт более плотной упаковки пластин и дополнительного эффекта от внесения углеродной добавки мы получаем аккумулятор, который может быстрее заряжаться более высокими токами. При этом за счёт более низкого внутреннего сопротивления мы не приближаем тепловую смерть Вселенной бессмысленным разогревом аккумулятора, а максимально переводим электрическую энергию в энергию химических связей. Это очень важно для машин с системой старт-стоп. Обычный аккумулятор просто не успевает получить достаточный заряд в режиме непрерывного включения и выключения мотора, из-за чего быстро выходит из строя от недозаряда.

Что поставить вместо старой батареи

Тут всё относительно просто. Лучше всего ставить именно то, что рекомендует производитель, если вы ничего существенного не меняли в своем автомобиле. Например, не ставили электрообогреватели стёкол, сидений, мощную акустику и другие потребители энергии, которые не шли в исходной комплектации.

Самое главное правило нельзя делать даунгрейд. Как правило, параметры аккумулятора рассчитываются с очень небольшим запасом, и при переходе на более низкую ступень вы получите нехватку стартового тока, устойчивости к циклам заряда-разряда и гарантированно, быструю деградацию аккумулятора. То есть штатный AGM нельзя заменить новым качественным EFB, так как пиковые токи и количество циклов заряда и его скорость у него всё равно лучше. Аналогично нельзя менять AGM и EFB на традиционные батареи. У них быстро наступят разрушение активной массы и коррозия токоотводящих решёток решеток, если поставить их на машины с системой старт-стоп.

У нас, например, есть топовая модель Exide Premium. Это классический аккумулятор с прекрасными показателями токов холодной прокрутки, сопоставимыми с AGM. Но у него нет стекловолоконной защиты от осыпания активной массы, и устойчивость к циклической заряде-разряде у него в разы ниже, чем у EFB. Он отлично подойдёт для замены штатного аккумулятора в обычных автомобилях, но никакие рекуперация и старт-стоп с ним работать нормально не будут.

Можно ли делать апгрейд? Тут всё немного сложнее. В рамках классической линейки EXIDE Classic -> EXIDE Excell -> EXIDE Premium можно. Разве только что более мощный аккумулятор будет стоить дороже. Более того, вы можете на обычный автомобиль поставить EFB, и оно будет отлично работать.

Если у вас стояла обычная батарея

Апгрейд на EXIDE EFB имеет смысл делать, если вы не любите лишний раз лезть под капот и хотите на несколько лет дольше туда не заглядывать для очередной замены батареи. EFB имеет больше циклов заряда-разряда при прочих равных.
Апгрейд на EXIDE AGM для обычного автомобиля смысла, скорее всего, не имеет. Больший по сравнению со стандартной батареей ток позволит вашей суровой акустике на полтора киловатта не хрипеть, когда при превышении максимального тока обычный аккумулятор начинает просаживать напряжение на пару вольт. В других ситуациях это будет пустой переплатой. Обычный автомобиль редко нуждается в настолько большой мощности, сверхвысокие токи могут помочь при запуске на сильном морозе, но цена будет существенно выше.
Во всех остальных случаях лучше взять EXIDE Premium с углеродной модификацией такой же, как у EFB. Он самый мощный и ёмкий в линейке классических, медленнее деградирует. Если хотите сэкономить берите EXIDE Classic или EXIDE Excell, чтобы соответствовать классу вашего старого аккумулятора. Разумеется, не надо ставить Classic на полноприводный кроссовер с подогревом сидений и кастомной акустикой.

Если у вас стояла EFB

Меняйте на такую же EXIDE EFB равного класса. EXIDE Classic, EXIDE Excell, EXIDE Premium использовать нельзя! Мы специально даже наклейки добавляем на AGM и EFB о том, что замена на традиционную батарею недопустима.

EXIDE AGM имеет смысл ставить опять-таки в случае мощной дополнительной аппаратуры. В остальных случаях вы вряд ли сможете почувствовать какие-то преимущества от намного более мощной батареи даже в автомобилях с системой старт-стоп. Если вы всё-таки решите установить AGM, то обязательно учтите, что автомобили с системой старт-стоп имеют BMS контроллер заряда батареи. Лучше уточнить у производителя, сможет ли штатный контроллер нормально с ней работать.

Не только автомобили

EFB-аккумуляторы работают почти так же круто, как AGM, но стоят дешевле. Если цена вас устраивает, то можно смело заменять устаревшие традиционные аккумуляторы в обычных автомобилях. Только помните, что, хотя они и необслуживаемые, но в отличие от AGM у них всё-таки есть свободный электролит. Сильно трясти, хранить в перевёрнутом виде их не стоит.

Кстати, по своим характеристикам, как и AGM, они должны лучше подходить для тех же ветряков и солнечных панелей с нестабильным профилем зарядки и разряда: больше токи, больше полных рабочих циклов. Хотя и тут лучше использовать специализированные аккумуляторы. А ещё никакого взрывоопасного водорода и долива электролита при правильном использовании.

Классический Norton. Видите педаль под двигателем? Это как раз для kickstart, который может сломать вам ногу. Источник

Все помнят, что такое kickstarter? Многие сразу вспомнят крауд-фандинговую платформу, и, скорее всего, мало кто подумает о ручном запуске двигателя с пинка исходном значении термина. Сейчас так запускают только бензиновые газонокосилки с тросика и бензопилы. А раньше это был единственный способ завести мотоцикл вроде советского ИЖ. Ну и с некоторой вероятностью от души отхватить педалью по ноге, если она соскользнула.

Сейчас kickstart остался только в классических ретроциклах, кроссовых мотоциклах и иногда встречается в суровых эндуро-моделях в качестве аварийного способа запуска. Во всех остальных случаях используется аккумулятор, что намного удобнее. Аккумуляторы для мотоциклов изготовляются тех же типов, что и автомобильные, а отличаются они размерами, массой, ёмкостью и пусковым током. В основном все они свинцово-кислотные в разных вариантах исполнения: обычный залитый, AGM, GEL. Литий-ионные аккумуляторы, несмотря на свою высокую цену, популярны в основном в мотоспорте, где каждый лишний килограмм на счету.

Сейчас расскажу, что имеет смысл ставить в неторопливый чоппер, что в скутер для доставки пиццы, а что подойдёт для снегохода. А ещё покажу, почему не стоит замораживать аккумулятор и как он весело кипит при коротких замыканиях.

Почти такие же, как в автомобилях, только поменьше

Есть одна очень существенная разница между аккумуляторами автомобиля и мотоцикла: к мотоаккумуляторам предъявляются гораздо более высокие требования, чем к тем же автомобильным. Кроме ограничений по размеру, действующих в связи с плотной компоновкой и ограниченным пространством, к мото АКБ предъявляются жёсткие требования по виброустойчивости и углу наклона в связи с постоянным воздействием повышенного уровня вибрации и тряски, а в отдельных случаях регулярной работой в наклонном положении и частыми падениями. Поэтому для мотоциклов традиционно выделяют отдельную линейку более компактных моделей батарей со своими специфическими конструктивными особенностями. У второго, как правило, существенно выше требования к весу. Основное преимущество двухколёсного транспорта именно в динамике: ему не нужно тащить на себе салон с креслами, два мешка картошки в багажнике и непристёгнутую тёщу с тяпками на заднем сиденье. Такое отношение мощности мотора к общей массе мотоцикла даёт существенную разницу в наборе скорости.

Что куда ставить

Рекомендация прежняя ставьте то, что рекомендуется заводом-изготовителем: это, как правило, наиболее правильный вариант. Апгрейд возможен, но надо оценить, будет ли стоить овчинка выделки. Например, замена недорого традиционного свинцово-кислотного АКБ в небольшом скутере особых преимуществ вам не даст.

Li-ion

Если у вас байк класса суперспорт и вы любитель агрессивной манеры езды, то я бы рекомендовал Exide Li-ion для соответствующих типоразмеров. Его можно вертеть в пространстве как угодно, трясти на поворотах и вообще подвергать интенсивным нагрузкам. Главное, чтобы от вибрации не отошли и не перегрелись контакты на клеммах. Всегда контролируйте фиксацию. Плюс этот тип аккумуляторов отличается очень большим числом циклов перезарядки. Обычный срок службы больше 2 000 зарядов-разрядов. Только, пожалуйста, не надо заряжать его обычной зарядкой от свинцово-кислотного АКБ, если вы не хотите посмотреть на то, как красиво горит литий. По этой же причине всегда смотрите мануал, если переходите с традиционных АКБ на литий. Скорее всего, потребуется модификация контроллера заряда.

В то же время стоимость литий-ионного аккумулятора в несколько раз превышает стоимость других типов АКБ. Например, если литий-ионный будет стоит 100 гипотетических гульденов, то его аналог GEL 45, AGM 35, а обычный 20 этих условных единиц. Т. е. разница от двух до пяти раз по сравнению со свинцовыми АКБ.

Gel

Гелевые аккумуляторы являются одними из наиболее совершенных и соответственно дорогими в своём классе.

Само название гелевый говорит о состоянии электролита, который за счёт добавки в серную кислоту силикагеля загущается до желеобразного состояния, поэтому даже при механическом повреждении электролит не вытекает, и батарея может работать даже под углом 90. Бонусом это даёт низкую чувствительность к вибрациям и более глубокие допустимые уровни разряда без сульфатации. Очень низкий саморазряд и защита от глубокого разряда делают данный аккумулятор идеальным для длительного хранения и сезонного использования: гелиевые АКБ, изначально заряженные, могут спокойно храниться до двух лет без подзарядки в холодном, сухом и тёмном помещении. Такие аккумуляторы рекомендуется ставить в мотоциклы премиум-класса типа туризм и спорт-туризм, которые напичканы энергоёмким оборудованием, таким, как аудиосистема, GPS, дополнительное освещение, системы обогрева, водной техники, а также для наиболее сложных условий эксплуатации.

Будьте внимательны при выборе: многие производители хитрят и пишут на своих мото АКБ Технология iGEL. Так вот, данные АКБ ничего общего с настоящей гелиевой технологией не имеют. В лучшем случае вы получите батарею AGM, а может, и того хуже EFB.

Именно компания Exide является изобретателем технологии Gel. Сейчас Exide поставляет гелевые аккумуляторы многим производителям, например, на сборочный конвейер изготовителя мотоциклов BMW.

AGM

У нас также есть AGM для двухколёсного транспорта, причём в двух разных исполнениях. Один сразу готов из коробки к эксплуатации это AGM Ready, а второй просто AGM. Он поставляется сухим с завода, и его надо активировать один раз в начале срока службы, залив электролит. После этого с ним можно работать как с необслуживаемым.

Как и в автомобильных, в мотобатареях AGM электролит не плещется свободно внутри, а зафиксирован на специальных губках из стекловолокна. Тонкие стеклянные волокна при этом абсолютно не входят в реакцию с серной кислотой, а за счёт волокнистой структуры они практически нечувствительны к вибрациям и механическим повреждениям. За счёт своей технологии такие АКБ не требуют обслуживания, могут отдавать большой ток, устанавливаться под любым углом, и проблемы с вибрациями у них минимальны.

Аккумуляторы AGM будут оптимальным выбором для большинства моделей мотоциклов. Обычно на мотоциклы, кроме туристических, редко вешают очень мощные потребители, но если у вас вдруг есть электрообогрев или дополнительный мощный свет, то эта особенность будет очень уместна. Также этот тип отлично подойдёт для агрессивных покатушек с интенсивными нагрузками. Кроме этого, AGM более неприхотлив при работе при низких температурах. Так что в снегоход имеет смысл поставить именно его. Вот только на морозе нужно всегда контролировать уровень заряда и при необходимости подзаряжать. Химия процесса всё та же, и разряженным он тоже замёрзнет.

Традиционные свинцово-кислотные

Они дешёвые это их основное преимущество. Мы всё равно делаем их качественными, но для агрессивной тряски и работы с большими наклонами они не подойдут. Зато эта серия имеет самый широкий модельный ряд и подходит как для небольших скутеров, так и для крупной техники, работающих с системой 6В и 12В. Такие аккумуляторы больше подходят для размеренной езды на дорожных мотоциклах в стандартной комплектации.

Он идёт с упаковкой электролита и предполагает предварительную заливку аккумулятора перед началом эксплуатации. Классическая конструкция даёт возможность контролировать уровень электролита визуально, и при необходимости вам может понадобиться доливать дистиллированную воду. Они обслуживаемые.

Мы их также поставляем сухими, чтобы они не тратили свой срок службы, пока стоят в магазине на полке. Поэтому не столь важно, когда именно их выпустили.

Как правильно подготовить аккумулятор к зимовке

Большинство людей не ездит на мотоциклах в зимний период. Нет, есть, конечно, любители экстремальных заездов по льду на шипованной резине, но я сейчас не про них.

Перед тем как торжественно накрывать чехлом транспорт, аккумулятор нужно подготовить. В первую очередь нужно обеспечить его полную зарядку до 100 %. У любого аккумулятора есть неизбежный саморазряд, что в случае свинцово-кислотной АКБ может быть фатальным. При падении заряда ниже критического уровня активная масса начнёт необратимо превращаться в крупные кристаллы сульфата свинца и осыпаться. Хуже того, при низком уровне заряда сульфат-анионы связываются с активной массой, а электролит становится всё более разбавленным, почти обычной водой. В результате электролит может замёрзнуть при небольших отрицательных температурах.

Поэтому аккумулятор нужно зарядить и хранить в сухом тёмном прохладном помещении, регулярно проверяя, чтобы напряжение на клеммах составляло не менее 12.45 В для полноразмерных свинцово-кислотных АКБ и 6.2 В для малогабаритных 6В-аккумуляторов. Для литий-ионных аккумуляторов целевое значение 12.9 В. Если аккумулятор обслуживаемый, то после зарядки проверьте уровень и плотность электролита и при необходимости долейте дистиллированную воду. Можете воспользоваться любыми зарядными устройствами, сертифицированными производителем вашего аккумулятора. У нас есть, например, Battery Charger 12/2 Li-Ion для любых литий-ионных аккумуляторов и Battery Charger 12/5.5 для всех остальных мотоаккумуляторов. Но вы можете использовать то, что вам больше подходит. Лишь бы параметры подходили.


Вот так выглядят электроды АКБ обычного аккумулятора, который мы разбирали после фатального перезаряда.

Важно не допускать перезаряда аккумулятора. Это не только надёжно убивает батарею, но и потенциально опасно для вас.

Вот тут явно сэкономили на системах защиты и балансировки заряда. В результате батарея ушла в тепловой разгон с положительной обратной связью. Не экономьте на зарядниках.

Со свинцово-кислотными аккумуляторами такой фейерверк случиться не может, но при зарядке несколько раз проверьте максимально допустимые токи заряда вашего аккумулятора. Иначе рискуете в лучшем случае необратимо вывести его из строя, а в худшем вскипятить с весёлыми спецэффектами, выбросом горючего водорода, кипящей кислоты и прочими радостями.

А ещё будьте осторожны при манипуляциях с АКБ. Один из самых неприятных сценариев для неё короткое замыкание. В химических связях запасается очень большое количество энергии. Например, для АКБ ёмкостью 56 А*ч и напряжением 12 вольт полная запасённая энергия будет равна 56*12 = 672 Вт*ч = 672*3600 = 2.4 МДж. Это примерно как полкило тринитротолуола, только медленнее.


При этом вся энергия фактически идёт на разогрев самой батареи за счёт того, что она имеет ненулевое внутреннее сопротивление. Если батарея нагревается или вы слышите сильное бурление электролита, то сразу же прекратите зарядку, иначе это может привести к взрыву. Посмотрите на видео и никогда так не делайте.

Снегоходы и морозы

Пластина с активной массой после замерзания. Часть структуры оторвало от основы кристаллами льда.


Конверт сепаратора, деформированный и разрушенный в результате заморозки.

Самое главное, чего стоит опасаться в любом аккумуляторе, его заморозки. Что мотоцикл, что снегоход очень быстро теряют тепло в силу своих небольших размеров. Если батарея окажется сильно разряженной, то электролит может замёрзнуть даже при небольших морозах.

В результате замерзания, скорее всего, разорвёт сепараторы и повредит активную массу на пластинах, которую оторвёт от решёток. В худшем случае лёд может разорвать корпус аккумулятора. В этом случае серная кислота начнёт аккуратно поливать внутренности автомобиля или мотоцикла при оттаивании. Поэтому всегда осматривайте корпус на предмет трещин или других дефектов. Иногда замерзание может происходить только в одной из ячеек АКБ. Такое бывает у батарей в конце срока службы, при чрезмерном короблении и росте решёток электродов от перегрева и перезаряда или по причине короткого замыкания в одной из ячеек. В итоге одна из таких ячеек может оказаться переразряженной и замёрзнуть со всеми сопутствующими эффектами.

Поэтому, как и обычные залитые АКБ, батареи AGM и GEL нельзя оставлять на морозе в разряженном состоянии. Но они хотя бы не потекут в случае повреждения корпуса, если что.

А помните время, когда было достаточно просто палатки для выезда?

Нельзя просто так взять и воткнуть обычный аккумулятор в дом на колёсах, лодку или автономный источник питания где-то в горах. Точнее, можно. Но через короткое время он деградирует, и его придётся выбросить. Многие через это проходили, когда пытались использовать обычные стартерные батареи в качестве ИБП для домашнего сервера или как буфер для солнечной батареи.

Чтобы батарея не умирала от глубокого разряда, её внутренняя структура должна быть оптимизирована для таких сценариев. Например, для свинцово-кислотных аккумуляторов нужны более толстые пластины иной конфигурации. Как альтернатива пойдёт литий-ионный вариант, но он очень дорог в пересчёте на запасаемую энергию. Литий имеет смысл использовать там, где вы самостоятельно тащите эту батарею на себе, например, в походах. В остальных ситуациях классические свинцово-кислотные батареи по-прежнему самый дешёвый способ запасти энергию. Сегодня я расскажу о том, что будет со стартовым аккумулятором при его эксплуатации в качестве резервного и какой тип надо было брать изначально.

Что такое сульфатация

Свинцово-кислотные аккумуляторы постепенно вытесняются литием во многих сферах, в первую очередь там, где требуются малый вес и высокая энергоёмкость. Условный телефон с пластинами свинца был бы весьма специфичным девайсом. Тем не менее они до сих пор актуальны там, где нужно запасти большой объём энергии за умеренную цену, а вес особо некритичен. На велосипед, например, в качестве вспомогательного тягового аккумулятора не поставишь: замучаешься тащить. А вот в автодом, как резервный аккумулятор на дачу или катер запросто. Там вес всё равно неважен, а цена на литий уже кусается.

Всё бы хорошо, но у свинцово-кислотных есть одна очень неприятная особенность они катастрофически быстро деградируют при чрезмерном разряде. По мере разряда свинец на катоде из диоксида постепенно переходит в сульфат. На аноде аналогично идёт образование сульфата свинца, но уже не из оксида, а из чистого губчатого свинца.

Реакция на положительном электроде (зарядка идёт слева направо):



Реакция на отрицательном электроде (зарядка идёт слева направо):



В норме эта реакция почти обратима. Чем более мелкодисперсные кристаллы сульфата свинца образуются, тем легче протекает обратная реакция при зарядке. Кристаллы мелкие, а внутреннее сопротивление пластины невелико, пока батарея не сильно разряжена. Грубо говоря, когда вы разрядили батарею на 2030 % всё хорошо. До 100 % можно будет зарядить практически без потерь.



Если аккумулятор разряжать достаточно сильно, а тем более в ноль и подержать некоторое время в разряженном состоянии, то кристаллы сульфата свинца станут настолько крупными (процесс перекристаллизации), что начнут деактивировать активную массу, превращая её в балласт и разрывая внутреннюю структуру пластин. Более крупные кристаллы сульфата свинца, образующиеся на поверхности, печально отвалятся от основной массы и осядут на дне аккумулятора. С этого момента они не смогут участвовать в реакции заряда. Но даже кристаллы, оставшиеся на пластине, из-за своего высокого сопротивления будут очень неохотно превращаться обратно в металлический свинец и оксид. Суммарная рабочая площадь пластин резко падает, и батарея отправляется на утилизацию. Особенно сильно пострадает типовая АКБ от вибрации в разряженном состоянии это ускорит осыпание пластин.



Если немного поработать ножовкой, то можно добраться до внутренностей аккумулятора. В домашних условиях так делать не надо: они необслуживаемые и с недружелюбной кислотой внутри. Мы такие операции с распиливанием иногда проводим для экспертной оценки того, как чувствует себя аккумулятор после гарантийного срока службы. Вскрытие показало, что пациент умер от вскрытия и мог бы ещё поработать.


Вот так выглядят разряженные пластины. Белёсые участки это сульфат свинца в виде кристаллов, которые уже не участвуют в электрохимической реакции разряда.

Как восстановить активную массу?

Многие производители стараются бороться с этим различными способами. Мы используем специальные углеродные добавки в активную массу отрицательных пластин для снижения их внутреннего сопротивления, увеличения скорости заряда и снижения риска образования крупных, плохо растворимых кристаллов сульфата свинца. Технологию назвали Carbon Boost, я уже упоминал о ней в прошлых постах. И всё же это не панацея, и даже самые защищённые аккумуляторы умирают от длительного недозаряда даже с учётом стекловолоконной технологии в AGM и использования Carbon Boost.

Частично растворить крупные структуры можно специальными зарядными устройствами, но это всё равно не вернёт исходных параметров батареи, так как часть активной массы просто осыплется на дно АКБ. Хотя бывают варианты и похуже.

Правильный тип аккумулятора

Фундаментальный принцип проектирования почти любой батареи заключается в том, что мы выбираем либо более высокую ёмкость, либо более высокие токи при прочих равных. В свинцово-кислотных АКБ это достигается в первую очередь балансом между толщиной пластин и их количеством. Более тонкие пластины позволяют разместить больше пластин в батарее. Увеличение рабочей площади пластин даёт более мощный выброс энергии, необходимой для запуска двигателя. Более толстые пластины повышают устойчивость к циклам, обеспечивая безопасное, более глубокое и продолжительное время разряда, и могут использоваться для питания различного оборудования.


Стартерные батареи и батареи долгосрочного питания сильно отличаются по строению и используются в различных целях.

Собственно именно этот баланс и важен при выборе аккумулятора. Аккумулятор для запуска двигателя должен иметь возможность отдать большой ток даже в условиях зимы, поэтому в нём применяется больше пластин для достижения большей рабочей поверхности. Он очень редко питает что-то значительное, когда двигатель выключен. По сути, если у вас работают автомагнитола, обогреватель сидений и фары, то почти всегда в этот момент двигатель заведён, и основное питание потребителей обеспечивает генератор.

У автодомов всё не так. Если вы едете в дикую местность на автодоме, то вряд ли будете стоять с заведённым двигателем. Как ни крути, но на холостом ходу двигатель всё равно будет непрерывно жрать топливо. Поэтому подразумевается, что вы накопите достаточное количество энергии по дороге к стоянке в аккумуляторах, а запуск двигателя это скорее аварийный вариант, если вы не рассчитали ваши потребности и время стоянки.

Резервная батарея чаще всего должна работать, когда двигатель выключен. Обычно это не очень мощные потребители: неяркое светодиодное освещение, компактный холодильник, который скорее термос, и тому подобное. Высокие пиковые токи тут совершенно не нужны. Но зато гораздо более востребованы более энергоёмкие аккумуляторы, способные дольше отдавать энергию. В структуре таких батарей используется меньшее количество более толстых пластин, и как следствие с меньшей рабочей площадью.

Если провести аналогию, то стартовые аккумуляторы спринтеры, а резервные бегуны на длинные дистанции.


Equipment-линейка самая энергоэффективная и живучая на длинных дистанциях.

У Exide есть две-три ключевые линейки батарей, при этом, как показано на картинке, для одного и того же запаса энергии могут понадобиться три обычных Exide Dual, или один гелевый, или литиевые аккумуляторы:

1. Starter (обычный, AGM) отдают пиковые токи и предназначены только для запуска двигателя. В качестве источника резервного питания они не подходят: в таком режиме эксплуатации они быстро выйдут из строя.
2. Dual (обычный, AGM и EFB ) промежуточный вариант, совмещающий два режима работы: пуск двигателя и питание электрооборудования. Они могут отдать большой ток и лучше переносят сильный разряд. Ими можно запустить двигатель, и при этом они подойдут для использования в качестве источника для не очень прожорливого оборудования, например, освещения, телевизора, зарядки электробритвы или насоса для циркуляции воды. При этом более продвинутая технология EFB с применением Carbon Boost и AGM даёт больше запаса энергии из расчёта на килограмм и большую скорость приёма заряда.
3. Equipment (AGM, GEL, Li-ion) специально для питания оборудования. Двигатель ими в теории завести можно, но это не их профиль: пиковые токи у них существенно ниже. Зато заряд они держат очень долго и могут длительное время питать много разных потребителей. В принципе, если такие аккумуляторы установить на моторную лодку, они вполне смогут длительное время питать ультразвуковой сонар для поиска рыбы или навигационное оборудование. При этом двигатель можно длительное время держать выключенным, чтобы не мешать рыбалке.

Обратите внимание, что за счёт применения различных технологий и более толстых пластин можно глубже безопасно разряжать аккумуляторы резервного питания.

Что ещё важно учитывать?

Для правильного подбора аккумулятора необходимо оценить суммарную мощность всех энергопотребителей и необходимое время работы между перезарядками:



Когда вы рассчитываете энергоёмкость, которая вам потребуется для автономной работы, всегда накидывайте 20 % как коэффициент безопасности. Это хороший резерв на случай превышения квоты и будущей деградации аккумуляторов.

Не забывайте про контроллер заряда и мониторинг. Иначе вы можете приехать в свой замечательный автономный дом в горах и обнаружить, что солнечные батареи занесло снегом два месяца назад, а аккумуляторы разрядились в ноль и теперь кандидаты под замену. Всегда оставляйте пару свободных процентов заряда для возможности подачи аварийного сигнала.