Санкт-Петербург, пр. Испытателей, 30б
+7 812 560278
Чтобы правильно ответить на вопрос — сколько по времени заряжать АКБ — нужно учесть множество факторов. Если брать в среднем «по палате», то исправный и полностью высаженный автомобильный аккумулятор ёмкостью 60…75 А*ч должен заряжаться не менее 15…20 часов. Это время может, как увеличиваться, так и уменьшаться. Вплоть до того, что ЗУ-автомат будет отключаться всего через пару часов, сигнализируя нам гордо: «Заряжено на 100%». В этом материале подробно рассказано, какие факторы влияют на время зарядки аккумулятора, как определить момент окончания зарядки, можно ли её ускорять, и какие выводы можно сделать по фактическому времени заряда АКБ.
Несмотря на то, что время зарядки автомобильного аккумулятора является достаточно показательным и информативным параметром, ориентироваться на него, всё же, стоит в последнюю очередь. То есть, не следует после подключения зарядного устройства включать таймер, скажем, на средние 15 часов, и по их истечению тупо прекращать процесс. При таком подходе ваш аккумулятор либо недозарядится, либо «перестоит» на зарядке лишнего. В итоге у вас не будет никаких гарантий, что вы зарядили его на 100% или около того.
Рассмотрим 7 основных факторов, от которых зависит — сколько по времени заряжать автомобильный аккумулятор:
Рассказывать в двух словах, как влияют эти факторы на время заряда АКБ, бессмысленно. Поэтому остановимся подробнее на каждом из перечисленных пунктов.
Если бы аккумулятор заряжался от 0 до 100% одним и тем же током, и принимал всю загнанную в него энергию, то время можно было бы подсчитать при помощи чистой математики. Допустим, АКБ на 60 А*ч заряжалась бы за 10 часов током 6 А или 60 часов током 1 А. Но на практике такая теория не работает и, как раз-таки, из-за указанных факторов.
Ёмкость АКБ — это объём энергии, которую батарея способна накапливать при зарядке и отдавать в нагрузку при разрядке. Измеряется в ампер-часах. Например, аккумулятор ёмкостью 55 А*ч способен питать нагрузку 5,5 А в течение 10 часов. Соответственно, чем выше эта характеристика, тем дольше батарея может обеспечивать энергией одну и ту же нагрузку. В обратном направлении эта закономерность тоже работает — чем больше ампер-часов, тем дольше по времени нужно заряжать АКБ.
Различают несколько видов ёмкости АКБ:
Номинальная ёмкость АКБ — заложена в аккумулятор с завода, всегда указывается на корпусе, и достаточно заметно влияет на стоимость. Чисто технически этот параметр зависит от количества свинца, использованного для изготовления пластин, и технологии, по которой сделана батарея. Надо сказать, что многие новые аккумуляторы — к сожалению, не имеют заявленной на этикетке ёмкости. Это было неоднократно доказано. А причина — производитель экономит на свинце.
Реальная ёмкость АКБ — это ампер-часы, которые фактически способен накапливать и отдавать аккумулятор. По мере эксплуатации постепенно и неизбежно уменьшается из-за сульфатации, деградации и осыпания свинцовых пластин. Как правило, если батарея работает в нормальных для неё условиях, её реальная ёмкость держится близкой к номиналу в течение 2…3 лет. Уже через 5 лет из 60 А*ч потенциал аккумулятора может сократиться до 30…40 А*ч. Считается, что стартёрная АКБ, реальная ёмкость которой уменьшилась более, чем на 60% от номинальной — непригодна для эксплуатации.
Резервная ёмкость АКБ — это время, в течение которого полностью заряженный аккумулятор способен питать нагрузку в 25 А. Если указывается на корпусе аккумулятора, то обычно в минутах — 90, 100 минут и так далее. Используется резервная ёмкость в тех случаях, когда полностью отказывает генератор — машина не менее 100 минут должна проехать чисто на аккумуляторе. При этом, учитывается работа мощных потребителей — как минимум, фар и печки.
В рамках данного материала нас интересует только реальная ёмкость аккумулятора, так как от неё напрямую зависит время зарядки. Интересен этот момент тем, что работает он и в обратном направлении. То есть, по фактическому времени заряда мы можем увидеть (хоть и примерно) реальную ёмкость АКБ. К этому мы ещё вернёмся.
Итог: чем выше реальная ёмкость АКБ, тем заряжаться она должна дольше по времени.
Здесь всё предельно просто — чем глубже разряжен аккумулятор, тем заряжаться по времени он будет дольше. Следует лишь уточнить, что зависимость этих двух параметров проявляется далеко не линейно. То есть, нельзя сказать, что разряженный на 100% аккумулятор будет заряжаться в два раза дольше, чем севший только на 50%. Причиной тому является зарядный ток.
Итог: чем глубже разряжен аккумулятор, тем дольше по времени он будет заряжаться.
Ток заряда АКБ является одним из основных факторов, который влияет на время зарядки. Чем он выше, тем быстрее проходит процесс. Однако бесконечно повышать зарядный ток мы не можем, так как это приведёт к нарушению технологии зарядки. Она пройдёт неэффективно, а ресурс АКБ — сократится. В теории заряжать большинство современных аккумуляторов можно токами до 20 А. Собственно, когда мы запускаем двигатель от полудохлой АКБ, примерно такие токи она с генератора и потребляет.
При зарядке от зарядного устройства оптимальным током зарядки принято считать 10% от ёмкости. То есть, например, для АКБ на 60 А*ч максимальный рекомендуемый зарядный ток составляет 6 А. Некоторые ЗУ умеют ограничивать его по программе, у других есть соответствующие ручные регулировки. В случае с нерегулируемыми дешёвыми зарядками максимальный ток обычно ограничивается только мощностью установленного внутри трансформатора.
Что касается времени зарядки АКБ, то здесь надо считаться с тем, что максимальный рекомендуемый ток заряда аккумулятор всегда принимает только в самом начале. Уже через несколько часов внутреннее сопротивление батареи увеличивается, и ток, поскольку напряжение упирается в допустимый максимум, постепенно снижается. Частично из-за этой особенности мы не можем чисто математически посчитать — сколько часов будет заряжаться АКБ, зная ёмкость в ампер часах и зарядный ток в амперах.
С другой стороны, далеко не все ЗУ способны выдавать максимальный рекомендуемый зарядный ток в силу ущербности своей начинки. К примеру, многие дешёвые китайские зарядники, купить которые можно за 7…10 долларов, не могут выдавать более 2…3 А тока. Соответственно, время зарядки такими устройствами существенно увеличивается. Опять же, надо учитывать, что большой ток нужен только на первых этапах зарядки. То есть, при уменьшении максимально возможного тока зарядки в два раза время зарядки растягивается не вдвое, а где-то в полтора раза.
Итог: чем выше зарядный ток, тем аккумулятор по времени заряжается быстрее; но бесконечно увеличивать ток нельзя, так как батарея будет заряжаться неполноценно и сократится её ресурс.
Поскольку к процессу зарядки АКБ применим закон Ома, на время зарядки может влиять и напряжение. В целом, чтобы аккумулятор начал заряжаться, на его выводы нужно подать напряжение, хоть немного превышающее его собственное напряжение. По мере насыщения АКБ вольтаж приходится повышать, так как увеличивается внутреннее сопротивление элементов. Также для процесса зарядки справедливым является следующее правило: чем выше напряжение, тем заряд будет проходить быстрее (так как будет увеличиваться и ток).
Но, как и в случае с зарядным током, повышать напряжение заряда бесконечно мы не можем. Его потолок во многом зависит от технологии, по которой изготовлен аккумулятор. Например, для полноценной и безопасной зарядки гибридных АКБ нужно напряжение 14,2 В. Некоторые гелевые и АГМ аккумуляторы требуют 14,8…14,9 В. Кальциевые заряжаются нормально при напряжении 14,4 В, но никогда не заряжаются при таком напряжении до 100%.
Почему нельзя заряжать АКБ бесконечно большим напряжением? В случае с аккумуляторами, в которых внутри залит жидкий электролит, превышение максимально допустимого вольтажа приводит к запуску процесса электролиза. Вода, которая входит в состав электролита, начинает разлагаться на водород и кислород. Заряд, при этом, фактически прекращается. Аккумулятор «кипит», греется, и теряет воду из электролита.
Итог: чем выше напряжение заряда, тем по времени аккумулятор должен бы быстрее заряжаться; но на практике это происходит лишь частично, так как при превышении определённого порога напряжения заряд прекращается, и начинается электролиз воды — «кипение» АКБ.
Несмотря на постоянное совершенствование технологий производства автомобильных аккумуляторов, 100-процентным КПД они, по-прежнему, не обладают. На практике это означает следующее. Чтобы накопить в аккумуляторной батарее, скажем, 60 ампер-часов, мы вынуждены «загонять» в неё на 10…30% больше. Последнее зависит от технологичности и общего состояния аккумулятора. Энергия, которая не пошла «в запас» АКБ, тратится на нагрев, а также теряется из-за склонности любого аккумулятора к саморазряду. Если вы заряжаете аккумулятор прямо на машине, не снимая клемм, то часть энергии теряется за счёт утечки тока в бортовую сеть.
КПД заряда АКБ постепенно снижается по мере её эксплуатации. Грязный корпус, сульфатация, осыпание пластин и прочие факторы — снижают эффективность «приёма» энергии аккумулятором, увеличивая время. Хотя на практике наблюдается абсолютно противоположная картина — аккумуляторы при старении заряжаются всё быстрее и быстрее. Почему это происходит, мы уже обозначили (снижается реальная ёмкость).
Итог: чем ниже КПД АКБ, тем она дольше заряжается по времени; на КПД влияет чистота корпуса аккумулятора, зарядный ток, напряжение, сульфатация и деградация свинцовых пластин, а также температура окружающей среды.
Оптимальная температура окружающей среды, при которой автомобильный аккумулятор заряжается наиболее эффективно — это +20…+25°C. При снижении её до -5°C АКБ может нормально заряжаться, но время, которое потребуется для 100-процентного насыщения, немного увеличится. Если же температура существенно ниже 0°C, то в таких условиях АКБ первые минут 20…30 практически не принимает заряд вообще. Это одна из причин, почему зимой аккумуляторы поголовно подводят — они просто не успевают восстанавливаться от генератора.
Высокие температуры окружающей среды отнюдь не ускоряют время зарядки аккумулятора. Наоборот, сама батарея начинает перегреваться, из-за чего её КПД заметно снижается. Особенно требовательными к перегреву считаются на сегодня AGM аккумуляторы. Сделанные по этой технологии АКБ начинают плохо работать и безвозвратно деградировать уже при превышении +40°C. Для большинства остальных технологий не рекомендуется превышать температуры порядка +45…+55°C.
Некоторые производители автомобилей учитывают этот аспект при выборе штатного места для установки АКБ под капотом. На отдельных машинах, рассчитанных под AGM АКБ, ниша под аккумулятор и вовсе выносится в салон или багажник. Такое расположение пойдёт на пользу, в принципе, любому аккумулятору. Но, чем дальше АКБ находится от основной нагрузки — стартера — тем более толстыми должны быть силовые провода. То же самое касается проводов, идущих от АКБ к генератору и любой мощной нагрузке, например, к аудио усилителю, сабвуферу, инвертору на 220 В и так далее.
Итог: время зарядки АКБ очень сильно зависит от температуры окружающей среды; чем она ниже, тем заряд будет проходить дольше; в обратном направлении эта закономерность не работает, а потому перегрева АКБ тоже следует избегать.
От технологии, по которой изготовлен ваш аккумулятор, зависит:
Автомобильные аккумуляторы, которые устанавливаются с завода на машинах с системой «старт-стоп», обязательно должны быть рассчитаны на большие зарядные токи. К таким относятся те же AGM АКБ, которые без особых последствий могут систематически заряжаться токами до 30% от ёмкости. Куда лучше в этом плане показывают себя литий-ионные, литий-полимерные и литий-железо-фосфатные аккумуляторы, так как их можно разряжать и заряжать очень большими токами без последствий. Но, к сожалению, пока что эти технологии достаточно дорогие, и на автомобилях такие аккумуляторы используются единицами.
Что касается КПД АКБ, то у перечисленных «литиев» он самый высокий. Среди распространённых в автомобильном мире технологий можно отметить AGM и GEL аккумуляторы. В среднем, по сравнению с классическими «наливными» АКБ они заряжаются на 15…25% быстрее. Даже при условии, что зарядный ток выбирается по принципу: 10% от ёмкости.
Итог: от технологии время заряда аккумулятора, конечно, зависит, однако, это обычно не является ключевым фактором, влияющим на выбор АКБ.
Учитывая всё вышесказанное, уже можно сделать следующий вывод: по времени уровень заряженности АКБ определить практически невозможно. Потому, что на продолжительность процесса влияет довольно много факторов. Однако есть ряд методов, позволяющих более-менее корректно определить момент, когда аккумулятор зарядился полностью или хотя бы около того.
К таким ориентирам относятся:
Предлагаем разобраться, как пользоваться этими методами на практике.
Этот метод определения 100-процентного заряда аккумулятора доступен только при условии, что мы видим фактическое напряжение и ток заряда. Это можно делать по встроенным в ЗУ «показометрам», но они, как правило, точностью не блещут. Более корректно контролировать ток и напряжение в процессе зарядки АКБ можно при помощи двух мультиметров. Один из них включается в режим измерения постоянного напряжения, и подключается непосредственно к выводам АКБ (это важно). Второй — включается в режим измерения постоянного тока, и подсоединяется в разрыв цепи между одним из выводов ЗУ и соответствующим выводом АКБ.
Для большинства автомобильных 12-вольтовых аккумуляторных батарей о 100-процентном заряде будут свидетельствовать такие показатели приборов:
То есть, когда при напряжении 14,4…14,5 В ток заряда снизится до 0,1…0,3 А — аккумуляторную батарею можно считать заряженной на 100%. Хоть и с некоторыми оговорками. Например, чтобы «добить» до 100% кальциевый аккумулятор, в конце процесса его необходимо минут 30 «погонять» напряжением 16,1…16,3 В (при токе не более 3 А), что нужно для принудительного перемешивания в нём электролита.
Ждать, пока зарядный ток снизится более, чем до 0,1 А, особого смысла нет. После достижения такого тока аккумулятор либо вообще ничего не накапливает, либо накопит очень мало энергии. Именно поэтому почти все автоматические и «умные» зарядные устройства на этом этапе отключаются, сигнализируя о том, что заряд завершён.
Этот метод по понятным причинам подходит только для тех аккумуляторов, в которых есть жидкий электролит, и к нему есть доступ через пробки. Все AGM и GEL АКБ, а также некоторые с жидким электролитом — такой возможности лишены. По этой причине их принято называть необслуживаемыми. Хотя в обслуживании они, всё же, нуждаются.
Плотность электролита определяется ареометром, который можно за копейки прикупить в любом автомобильном магазине. Важным преимуществом данного метода является то, что проверять уровень заряда по плотности можно прямо в процессе зарядки АКБ, так как концентрация кислоты в электролите увеличивается синхронно с насыщением ячеек энергией.
Полностью заряженным следует считать аккумулятор, плотность электролита в котором достигла 1,26…1,28 г/см3. Эти значения на ареометрах обычно окрашены в зелёный цвет.
При определении уровня заряженности аккумулятора по плотности электролита следует учитываться только две особенности. Во-первых, контролировать плотность хотя бы иногда желательно во всех ячейках, так как разброс будет свидетельствовать о разбалансировке «банок» аккумулятора. Эта практика также позволит своевременно выявить дефектные ячейки, например, в которых случилось короткое замыкание.
Во-вторых, у некоторых аккумуляторов при зарядке плотность электролита — неоднородная. Вблизи свинцовых пластин она приближённая к норме. Тогда как в верхних слоях, откуда мы и берём электролит ареометром, она может быть заниженная. Чтобы плотность выровнялась, необходимо перемешать электролит. Достигается это несколькими способами, один из которых — принудительное «кипячение» аккумулятора повышенным напряжением в течение 20…40 минут.
По тем же самым причинам часто в конце заряда АКБ никак «не хочет» зеленеть встроенный в корпус цветовой индикатор. Хотя автоматические зарядные устройства уже отключаются, а ток заряда снижается до заветных 0,1 А при напряжении 14,4 В. Индикатор представляет собой мини-ареометр — пластиковый шарик, который в зависимости от плотности электролита тонет или всплывает в своей трубке, изменяя цвет индикатора снаружи.
Чтобы он позеленел, электролит тоже надо перемешать. Иногда это происходит само собой, под капотом, после первой же поездки на автомобиле. В таких случаях электролит перемешивается в ячейках от вибраций. Стоит, однако, отметить, что описанная особенность есть не у всех аккумуляторов. Ею «страдают» только те, в которых реализована защита от «кипения» — в кальциевых, посеребрённых и им подобных.
Этот способ является одним из самых простых и доступных, к тому же, он весьма точно позволяет узнать уровень заряженности аккумулятора. Однако напряжение на выводах АКБ с этой целью нельзя измерить в любое время, тем более, в ходе процесса зарядки. Чтобы показания вольтметра были корректными и информативными, необходимо после завершения зарядки выждать около 8…12 часов, и только тогда измерять напряжение. Если сделать это раньше — прибор покажет завышенный вольтаж, практически ни о чём не говорящий.
Напряжение 12,7 В — свидетельствует о том, что батарея заряжена на 100%. Погрешность, при этом, составляет порядка 3…5%. Если мультиметр показывает 12,6 В — это 90%. И так далее. Ниже представлена табличка для ориентирования.
Можно. Но только в исключительных случаях. Например, если вы торопитесь, и вам надо просто «оживить» высаженный в ноль аккумулятор. В таких ситуациях можно подзарядить АКБ более высокими токами, чем 10% от ёмкости. По времени, если аккумулятор исправный, обычно достаточно «погонять» его в течение 30…45 минут, чтобы его хватило для успешного запуска двигателя. Далее он подзарядится уже от генератора.
В остальных ситуациях, когда спешить некуда, лишний раз «жарить» аккумулятор повышенными токами, пытаясь ускорить процесс, не рекомендуется. Это отрицательно сказывается на качестве зарядки, и на ресурсе батареи.
В голом остатке получается, что ориентироваться на время при зарядке аккумулятора — вообще не стоит. Смотреть надо, в первую очередь, на такие параметры, как напряжение и ток. Если АКБ обслуживаемого типа, то попутно можно ориентироваться на плотность электролита. Время же — это показатель, который сильно зависит от множества факторов, а потому понять по нему — зарядился аккумулятор, или нет — практически невозможно.
Тем не менее, отмечать время, в течение которого заряжался ваш автомобильный аккумулятор, всё же, есть смысл. Делать это можно хотя бы для того, чтобы прикидывать текущее состояние АКБ, в частности, её реальную ёмкость. Поэтому, если ваш аккумулятор, будучи новым, заряжался порядка 15…20 часов, а сейчас из глубокого разряда восстанавливается за пару часов — это говорит о том, что в нём практически не осталось ёмкости, и его пора менять на новый или пытаться восстанавливать десульфатациями и тренировками. Но это уже другая тема.