Зарядные устройства для кальциевых автомобильных аккумуляторов

По мере увеличения количества и мощности электроники на борту транспортных средств появляются источники питания с улучшенными характеристиками. Владельцу автомашины необходимо знать, как заряжать кальциевый аккумулятор автомобиля правильно. Некорректное оборудование и ошибочный выбор режима восстановления емкости приводят к преждевременному разрушению батареи.

Особенности кальциевых аккумуляторов

Кальциевый автомобильный аккумулятор оснащается пластинами, изготовленными из химически чистого свинца с добавлением до 0,1% кальция. Применение сплава позволило снизить расход дистиллированной воды из раствора электролита, характерный для стандартных малосурьмянистых АКБ.

Источники тока кальциевого типа обеспечивают повышенный ток холодной прокрутки с одновременным увеличением емкости.

Применение сплава с кальцием повышает прочность пластин и снижает вероятность разрушения деталей под воздействием вибраций. Конструкция аккумулятора переносит повышение напряжения в бортовой сети более 14,8 Вольт. Дополнительным преимуществом кальциевых источников является устойчивость материала к электрохимической коррозии. Характеристики сплава позволили снизить толщину электродов и увеличить количество элементов в составе банки.

К недостаткам кальциевых источников тока (Ca/Ca) относят:

• деградацию материала пластин и активной массы при глубоком разряде;
• повышенную стоимость;
• использование специального оборудования для зарядки.

Кальциевая батарея не предназначена для установки в автомашинах, оборудованных системой «старт-стоп». Не рекомендуется использовать аккумуляторы типа Ca/Ca на автомобилях, эксплуатируемых в режимах с частыми пусками мотора или в городских пробках (из-за постоянного разряда).

Зарядка кальциевого аккумулятора автомобиля и ее особенности

Автомобильный генератор, оснащенный регулятором, обеспечивает напряжение в бортовой сети в пределах 14,5-14,8 В. Рабочих параметров генератора хватает для поддержания уровня заряда источника питания. Но для обеспечения полноценного восстановления емкости в зимнее время или при движении в «рваном» городском режиме с частыми пусками мотора требуется подзаряжать аккумулятор.

Примером такого оборудования является малогабаритный блок Вымпел 55, поддерживающий программирование алгоритма зарядки. Его установка позволяет подавать на клеммы аккумулятора напряжение до 16,5 В, что дает возможность восстановить емкость на 100%.

При использовании стандартного блока, имеющего напряжение на выходе 14,8 В, источник тока заряжается только на 40-50%. Если оборудование поддерживает отсечку напряжения на уровне 15,5 В, емкость аккумулятора восстанавливается на 75-80%. Эксплуатация источника питания с пониженной плотностью электролита в зимнее время приводит к проблемам с запуском мотора при низкой температуре.

Алгоритм работы зарядного блока для кальциевых батарей состоит из следующих этапов:

1. Отсоединить источник тока от бортовой сети машины, а затем демонтировать монтажные планки. Если зарядка выполняется в зимнее время, рекомендуется прогреть аккумулятор до комнатной температуры.
2. Подключить коммутационные кабели к контактным штырям батареи с соблюдением полярности. Зарядные блоки оснащены защитой от переполюсовки, при ошибочном подсоединении устройство отключится.
3. Предварительно восстановить емкость путем подачи электрического тока напряжением 16,1 В. Сила тока в цепи составляет 10% от номинального параметра емкости. Подача тока продолжается до момента падения значения до 0,5 А. В зависимости от исходного состояния аккумулятора этап занимает от 30 минут до 3 часов.
4. Довести емкость до 100% путем активации дополнительного импульсного режима. Например, Вымпел 55 поддерживает 5 рабочих алгоритмов, оборудование других производителей имеет собственные конструктивные особенности.

После активации функции происходит рост напряжения на клеммах до заданного значения, а затем подача тока отсекается. После снижения напряжения до запрограммированного порога происходит подача повторного импульса тока. Процедура «добивки» емкости занимает до 24 часов.

Применение автоматических зарядных блоков позволяет восполнить емкость кальциевого аккумулятора в домашних условиях. В процессе «добивки» емкости необходим периодический визуальный контроль. Батарея считается заряженной после того, как продолжительность импульса зарядного тока составит несколько секунд. При этом интервал времени, необходимого для падения напряжения на клеммах, составит до 5-7 минут.

Компания Varta с 2012 г. начала производство изделий модернизированного типа, которые требуют напряжения в цепи зарядки на уровне 14,4 В. Повышение параметров приводит к интенсивной потере дистиллированной воды. Перед зарядкой подобных устройств следует ознакомиться с инструкцией, разработанной изготовителем.

Например, Varta допускает применение зарядного оборудования, поддерживающего в цепи питания напряжение не выше 15 В. Сила тока устанавливается в зависимости от емкости источника питания (10% от значения).

В процессе восстановления емкости не допускается повышение температуры корпуса до значений более 45°С, использование алгоритмов быстрой зарядки категорически запрещено из-за разрушения активной массы на электродах. Самостоятельная зарядка и доливка дистиллированной воды в банки не допускаются до момента окончания гарантии.

Восстановление, ремонт и десульфатация

После падения емкости электролита и уменьшения напряжения на клеммах до 11 В и ниже кальциевый аккумулятор считается непригодным к дальнейшей эксплуатации.

Рекомендации изготовителей сводятся к необходимости утилизации старого источника питания и приобретения нового.

Владелец изделия может попробовать частично восстановить работоспособность батареи путем доливки дистиллированной воды и зарядки в щадящем режиме.

Для восстановления емкости потребуется зарядный блок типа IMAX B6, рассчитанный на ток до 5 А.

Процесс восстановления кальциевого аккумулятора:

• Изделие ставится на зарядку на 18-20 часов (сила тока — 5 А), затем производится замер плотности электролита ареометром. Доступ в банки осуществляется через винтовые пробки или общую крышку, расположенную под заводской этикеткой. Существуют источники питания с монолитным корпусом (например, Bosch или Varta).

Для доступа к внутренней полости банок сверлятся отверстия. Работа выполняется аккуратно, поскольку сверло не должно замкнуть отрицательные и положительные пластины.

• Для восстановления емкости активируется режим десульфатации на зарядном блоке, а затем следует подключить кабели к контактным штырям. Зарядное устройство подает ток силой 3 А и напряжением 14 В 40 минут.

В процессе зарядки начинается выделение газов, которое наблюдается через отверстия в крышке корпуса аккумулятора. Затем подача тока прекращается, устройство выдерживается при комнатной температуре. Повторный замер плотности указывает на рост значения.

• Цикл зарядки током 3 А с последующим отдыхом повторяется 4-5 раз. По мере нарастания плотности наблюдается увеличение газообразования, поэтому закрывать вентиляционные отверстия запрещается. Закрытые банки раздуваются внутренним давлением, что приводит к появлению трещин.

Рекомендуется выполнять работы в помещении с приточной вентиляцией, поскольку выделяемые газы являются взрывоопасными. Если уровень жидкости в банках падает ниже допустимого уровня, то для доливки используется дистиллированная вода.

• После роста плотности раствора в банках до 1,250 г/см³ требуется выдержать батарею без зарядки на протяжении 1,5-2 часов. Повторный контроль показывает, что плотность достигает 1,255 г/см³ (разброс параметра по банкам до 0,01 г/см³ является допустимым).

Затем производится дозарядка аккумулятора током силой 1 А, которая продолжается 3 часа. В конце процедуры ареометр должен показывать значение плотности в пределах 1,265-1,267 г/см³, что является недостаточным.

• Увеличить силу тока в цепи зарядки до 3 А и выполнить 3-4 цикла продолжительностью по 1 часу с перерывами по 30 минут. Затем батарея выдерживается в помещении 5-8 часов, повторный замер плотности показывает значение в диапазоне от 1,27 до 1,275 г/см³.

Пробки закручиваются в штатные места, брызги электролита удаляются салфеткой, смоченной раствором соды или нашатырного спирта. Просверленные каналы закрываются слоем герметика.

• Установить источник питания в моторный отсек автомобиля и провести пробный пуск силового агрегата.

Под процедурой химической десульфатации понимается процесс разрушения кристаллов сульфатов свинца и кальция, сформировавшихся на поверхности электродных пластин. Если вещества на основе свинца разрушаются путем введения реагентов вместо электролита, то соединения кальция удалить невозможно. Попытки заправить банки раствором пищевой соды или Трилона Б приводят к уничтожению активной массы.

Вопрос, которым задаются практически все владельцы кальциевых АКБ при первой зарядке. Для того что бы ответить на него, для начала необходимо разобраться, что же такое «кальциевый» аккумулятор.

Существует несколько типов «кальциевых» кислотных аккумуляторов, все они имеют в составе пластин кальций, поэтому их и называют «кальциевые»:

• Гибридные аккумуляторы имееют пластины разного состава. Обычно плюсовая пластина содержит до 1,5-1,8% сурьмы и 1,4-1,6% кадмия, а минусовая – свинцово-кальциевая или с добавлением серебра. Эти батареи мало отличаются от обычных привычных всем кислотным АКБ и заряжаются стандартным напряжением 14,8 В и током 10% от номинальной емкости.

• Кальциевые аккумуляторы (Ca/Ca) – кальциевыми аккумуляторами называют батареи, в которых свинец легирован (добавлены десятые доли процента Са от общей массы сплава, примерно 0,07-0,1%) кальцием.

• AGM, EFB, GEL (Ca/Ca) — пластины в таких АКБ почти всегда полностью состоят из кальция.

Для кальциевых АКБ напряжение заряда не должно превышать 15 В. Обычно пороговое напряжение заряда указанное производителем в паспорте к данной батарее составляет 14,4 В. В гелевых аккумуляторах порог напряжения стандартно еще ниже, где-то 14,1 В.

В любом случае, для полной уверенности, до какого напряжения необходимо заряжать кальциевую АКБ, необходимо посмотреть эту информацию в паспорте к аккумуляторной батарее.

Ток заряда для кальциевых АКБ такой же как и для любых кислотных, до 10% от номинальной емкости.

Теперь, когда с параметрами заряда все стало ясно, можно выбрать зарядное устройство, которое подойдет.

Необходимое напряжение заряда: 14,1 В / 14,4 В / 14,8 В (редко)

Специально для кальциевых АКБ ООО "НПП "Орион СПб" были разработаны следующие модели зарядных устройств:

Вымпел 27 и 37 имеют трех диапазонный переключатель напряжения на 14,1 /14,8 /16В. В обоих моделях есть ручка регулировки тока и сегментный ЖК индикатор. Между собой они отличаются лишь максимально возможным током заряда, для 27 модели это 7 А, для 37 – 20 А. Вымпел 27 сможет зарядить все кальциевые АКБ емкостью до 75 Ач в стандартном режиме (возможен заряд АКБ большей емкости током менее 10% но более долгий по времени), а Вымпел 37 зарядит и более емкие АКБ до 200 Ач.

Вымпел 32 имеет другие диапазоны напряжения заряда, 13,6 /14,4 / 15 В. В нем применен стрелочный амперметр в качестве индикатора заряда и максимальный ток заряда составляет 20 А (так же как и в модели Вымпел 37).

Компания ООО "НПП "Орион СПб" выпускает универсальные зарядные устройства с возможностью регулировки зарядного напряжения и тока.

Вымпел 55 и Вымпел 50 имеют возможность программирования: выбор алгоритмов заряда, настройка таймеров, отложенный заряд и много других настроек. Такими ЗУ можно зарядить любой аккумулятор, если правильно выставить значения зарядного напряжения и тока. Отличаются эти модели типом индикатора, Вымпел 55 имеет матричный ЖК индикатор с большим количеством информации и русскоязычным меню. Вымпел 50 имеет светодиодный LED индикатор, информация на котором представлена в упрощенном виде. Стоит отметить, что LED индикатор не замерзает при минусовых температурах, в отличие от ЖК.

Вымпел 57 имеет такой же индикатор, как и Вымпел 27 и 37, но в отличие от последних имеет ручку регулировки напряжения, что позволяет вручную установить необходимые значения.

Компактное ЗУ для АКБ малой емкости Вымпел-09 также подойдет для зарядки кальциевых аккумуляторов. В этой модели есть возможность регулировки напряжения в диапазоне 12-16 В и тока 0,25-1,2 А.

Также, для заряда кальциевых АКБ подойдет источник питания Вымпел-100. Ведь он имеет напряжение заряда 14,2 В. Именно такое напряжение обеспечивает генератор в большинстве автомобилях.

Тема, связанная с необходимостью заряда автомобильных стартерных батарей (АКБ), довольно актуальна для российских автомобилистов. Обусловлено это тем, что многие автовладельцы, особенно в регионах, предпочитают самостоятельно обслуживать свои машины и их бортовое оборудование, включая батареи. Неудивительно, что в настоящее время на наш рынок для этих целей поставляется масса разномастных зарядных и пуско-зарядных устройств (ЗУ), предназначенных для батарей любых типов и имеющих различные режимы работы, начиная от ручных и заканчивая автоматическими.

Напомним, что одним из спорных моментов, обсуждаемых в автомобильном Рунете, стал вопрос о том, какое максимальное напряжение должно быть при заряде так называемых кальциевых аккумуляторов. Одни утверждают, что оно не должно превышать 14,6 В, другие говорят, что его значение может быть и 14,8 В, а третьи и вовсе считают, что заряжать АКБ надо при напряжении не менее 16 В. Так кто же прав?

Начнем с того, что подавляющее большинство словенских источников питания – как раз кальциевые АКБ, о чем говорят соответствующие символы Ca/Ca на этикетках этих батарей. Что же они собой представляют?Итак, кальциевые стартерные аккумуляторы – наиболее распространенный сегодня тип автомобильных АКБ. Их используют в большинстве современных легковых автомобилях, легких грузовиках, минивэнах, микроавтобусах и других видах транспорта. По сути, это разновидность традиционных кислотно-свинцовых аккумуляторов, пластины которых изготовлены из свинца, легированного кальцием. Поэтому правильнее стоило бы называть такие АКБ как «свинцово-кальциевые батареи».

Однако в обиходе используется упрощенная бытовая формулировка «кальциевые», под которой подразумевают обычные современные АКБ с обозначением Ca/Ca, у которых кальцием легированы как положительные, так и отрицательные пластины. Что касается конкретно словенских аккумуляторов, то решетки батарей изготавливают из свинцовой ленты по технологии Expanded Metal Technology (ЕМТ), которая позволяет существенно улучшить их антикоррозионые и прочностные свойства.

По типу использования все современные автомобильные батареи делятся на обслуживаемые и необслуживаемые. Банки обслуживаемых АКБ в ходе эксплуатации и при зарядке приходится периодически открывать, проверять плотность электролита, доливать в них воду. Необслуживаемые АКБ (обозначаются индексом SMF), которые оснащены герметичной лабиринтной крышкой с системой возврата конденсата, при правильной эксплуатации вообще не требуют долива воды. Подробнее об этом можно узнать из видеоролика, в котором показаны особенности заряда кальциевых батарей.

В ролике, кстати, отмечены и обязательные правила, касающиеся этой процедуры. Одно из них состоит в том, что заряд АКБ должен проводиться при плюсовой (оптимально – это +20…+25 градусов) температуре, причем в хорошо проветриваемом пожаробезопасном помещении. Очевидно, что заряжать автомобильные АКБ проще всего с помощью автоматического зарядного устройства. Его зажимы закрепляются на клеммах АКБ согласно полярности, после чего устройство подключают к бытовой электросети.

В случае применения автоматических или ручных «зарядок», имеющих режимы предустановки максимального зарядного тока и напряжения, на аппарате нужно сначала выставить требуемые значения этих параметров. Такая настройка необходима для обеспечения оптимального алгоритма заряда. Для традиционных (то есть с жидким электролитом) свинцово-кальциевых батарей максимальное значение зарядного напряжения не должно превышать 14,8 Вольт, а максимальное значение зарядного тока – одной десятой емкости батареи, указанной на ее этикетке.