Автомобіль / Електрообладнання / Акумуляторна батарея / Батарея

Батарея

Батарея в автомобілі - це електрохімічне джерело енергії, яке накопичує електричний заряд і забезпечує живлення відповідної електричної мережі. У більшості автомобілів під цим словом мають на увазі низьковольтну акумуляторну батарею, що бере участь у запуску двигуна, живленні блоків керування, освітлення, систем комфорту та інших споживачів.

У сучасному автомобілі термін «батарея» може означати не тільки традиційний стартерний акумулятор. Деякі моделі мають окрему допоміжну батарею, резервне джерело живлення, низьковольтну літієву батарею або декілька батарей для різних функцій. Гібридні та електричні автомобілі додатково мають високовольтну тягову батарею, яку потрібно розглядати окремо від звичайної бортової мережі.

Тому під час діагностики та підбору недостатньо знати лише слово «батарея». Потрібно встановити її призначення, номінальну напругу, технологію, розташування, електричні параметри та роль у конкретній конфігурації автомобіля.

Правило TESMA: батарею ідентифікують за функцією та застосовністю. Однаковий зовнішній вигляд або напруга не доводять взаємозамінність.

Які батареї можуть бути в автомобілі

основна стартерна батарея;
допоміжна низьковольтна батарея;
резервна батарея окремого блока або системи;
батарея системи Start-Stop;
низьковольтна батарея гібридного автомобіля;
низьковольтна батарея електромобіля;
високовольтна тяговa батарея гібрида або EV;
внутрішні батареї окремих автономних пристроїв.

Стартерна батарея

Основна стартерна батарея накопичує енергію, необхідну для запуску двигуна внутрішнього згоряння та живлення низьковольтної мережі.

Її функції можуть включати:

живлення стартера;
живлення блоків керування до запуску;
підтримку бортової мережі при вимкненому двигуні;
роботу охоронних і телематичних систем;
участь у стабілізації напруги;
підтримку електричних споживачів під час пікового навантаження.

Допоміжна батарея

На частині автомобілів поряд з основною встановлюється додаткова батарея. Її функція залежить від конструкції автомобіля.

Вона може використовуватися для:

підтримки електронних систем;
живлення окремих споживачів;
резервування живлення;
роботи Start-Stop;
електричного стоянкового гальма;
телематики;
систем безпеки;
стабілізації низьковольтної мережі.

Не потрібно автоматично замінювати допоміжну батарею акумулятором того самого типорозміру, що й основний. Її характеристики та технологія можуть відрізнятися.

Батарея і акумулятор - чи є різниця

У побутовій автомобільній мові слова «батарея», «акумулятор» та «акумуляторна батарея» часто використовують як синоніми. Технічно слово «батарея» може позначати сукупність електрохімічних елементів, а слово «акумулятор» - перезаряджуване електрохімічне джерело.

У базі знань TESMA ці сторінки розділені для точнішої структури:

Акумуляторна батарея - вузол електрообладнання;
Акумулятор - конкретний змінний компонент і його підбір;
Батарея - ширше поняття джерела накопиченої електричної енергії та його різновидів у автомобілі.

Низьковольтна батарея

Низьковольтна батарея забезпечує роботу звичайної бортової електричної мережі автомобіля. Її номінальна напруга залежить від конструкції транспортного засобу.

У легкових автомобілях найчастіше використовується мережа класу 12 В, але сучасні транспортні засоби можуть мати й додаткові електричні архітектури. Точні параметри потрібно перевіряти за документацією конкретної моделі.

Високовольтна тяговa батарея

Тягову батарею гібридного або електричного автомобіля не можна розглядати як звичайний стартерний акумулятор.

Вона відрізняється:

значно вищою робочою напругою;
іншою хімією елементів;
системою охолодження або термокерування;
електронною системою керування батареєю;
високовольтними контакторами;
ізоляційним контролем;
окремими вимогами безпеки.

Роботи з високовольтною системою потребують відповідної кваліфікації та процедури виробника.

Чому електромобілю теж потрібна низьковольтна батарея

Навіть якщо автомобіль має велику тягову батарею, низьковольтне джерело часто потрібне для:

активації блоків керування;
замикання високовольтних контакторів;
освітлення;
центрального замка;
систем доступу;
телематики;
аварійних систем;
низьковольтних виконавчих механізмів.

Через несправну низьковольтну батарею електромобіль може не переходити у стан готовності до руху, навіть якщо тяговий акумулятор має достатній заряд.

Основні технології низьковольтних батарей

Звичайна свинцево-кислотна батарея

Традиційне рішення для автомобілів без підвищених вимог до циклічного режиму.

EFB

EFB має підвищену витривалість до повторних циклів заряду та розряду і застосовується на частині автомобілів із Start-Stop.

AGM

AGM використовує абсорбований електроліт і добре пристосована до інтенсивної циклічної роботи та високого електричного навантаження.

Літієва низьковольтна батарея

На окремих автомобілях може використовуватися низьковольтна літієва батарея. Її не можна заряджати або замінювати за правилами звичайної свинцево-кислотної АКБ без перевірки документації.

Чому технологія має значення

Різні батареї мають різні:

алгоритми заряджання;
допустимі циклічні режими;
внутрішній опір;
характеристики при низькій температурі;
вимоги до енергоменеджменту;
реакцію на глибокий розряд.

Основні параметри батареї

номінальна напруга;
ємність;
пускова характеристика, якщо батарея стартерна;
технологія;
розмір корпусу;
полярність;
тип клем;
спосіб кріплення;
вентиляція;
маса;
застосовність за конкретним автомобілем.

Ємність батареї

Ємність показує, яку кількість електричного заряду батарея може віддати за визначених умов випробування.

Більша ємність сама по собі не означає кращу сумісність. Важливі також технологія, система заряджання, фізичне місце встановлення та програмні налаштування автомобіля.

Пускова характеристика

Для стартерної батареї важлива здатність віддавати великий струм при запуску двигуна.

При порівнянні батарей враховують стандарт, за яким зазначено пускове значення. Однакові числа за різними стандартами не потрібно автоматично вважати еквівалентними.

Розмір батареї

Правильний корпус потрібний не тільки для того, щоб батарея фізично помістилася.

Важливі:

довжина;
ширина;
висота;
розташування клем;
нижній фланець;
штатний притиск;
доступ до силових кабелів;
безпечна відстань до кузова та капота.

Полярність

Неправильне розташування плюсової та мінусової клем може зробити правильне підключення неможливим.

Не допускають:

натягування силового кабелю;
перехрещування проводів;
нештатного подовження без необхідності;
контакту плюсової клеми з кузовом.

Кріплення батареї

Батарея повинна бути надійно зафіксована. Вільне переміщення створює механічне навантаження на корпус, клеми та кабелі.

Вентиляція

Якщо конструкція передбачає вентиляційне підключення, особливо при встановленні батареї в багажнику або салоні, його потрібно відновити після заміни.

Рівень заряду батареї

Рівень заряду не потрібно плутати з технічним ресурсом.

Батарея може бути:

зарядженою і справною;
розрядженою, але справною;
зарядженою, але сильно деградованою;
розрядженою та деградованою.

SOC

State of Charge характеризує поточний рівень заряду батареї.

SOH

State of Health характеризує залишковий технічний стан батареї відносно її початкових можливостей.

Чому ці параметри потрібно розділяти

Якщо батарея має низький SOC через залишене освітлення, її не потрібно автоматично бракувати. Після правильного заряджання вона може бути справною.

Якщо батарея має високий SOC, але низький SOH, вона може мати нормальну напругу без навантаження і водночас не забезпечувати необхідний пусковий струм.

Ознаки проблеми з батареєю

двигун важко запускається;
стартер обертається повільно;
після стоянки автомобіль втрачає живлення;
напруга сильно просідає при запуску;
Start-Stop часто недоступний;
після заряджання проблема швидко повертається;
корпус деформований;
є витік електроліту;
клеми перегріваються;
електронний тест вказує на погіршення стану.

Що не доводить несправність батареї

один невдалий запуск;
розряд після тривалої стоянки;
клацання стартера;
індикатор акумулятора на панелі;
низька напруга після залишеного споживача;
поява DTC після глибокого розряду;
відмова Start-Stop;
повільний запуск при несправному масовому кабелі.

Чому батарея розряджається

Причини можна умовно поділити на три групи:

сама батарея втратила здатність накопичувати або зберігати заряд;
автомобіль недостатньо заряджає батарею;
після вимкнення автомобіля залишається надмірне споживання.

Внутрішня деградація

З віком електрохімічні процеси стають менш ефективними. Для свинцево-кислотної батареї можливі:

сульфатація;
корозія пластин;
втрата активної маси;
зростання внутрішнього опору;
зменшення доступної ємності.

Сульфатація

Сульфатація акумулятора особливо пов'язана з тривалим недостатнім зарядом свинцево-кислотної батареї.

Вона може погіршувати:

приймання заряду;
доступну ємність;
пускову здатність;
загальний ресурс.

Глибокий розряд

Глибокий розряд може негативно впливати на ресурс батареї. Наслідки залежать від технології, глибини розряду, температури та часу перебування у розрядженому стані.

Короткі поїздки

Під час запуску витрачається значна кількість енергії. Якщо автомобіль регулярно проходить тільки короткі відстані, генератор може не встигати відновлювати витрачений заряд.

Тривала стоянка

Під час стоянки частина електроніки залишається у черговому режимі. Навіть нормальне штатне споживання поступово знижує заряд.

Якщо акумулятор швидко розряджається, потрібно встановити, чи є фактичне надмірне споживання.

Струм споживання після вимкнення

При діагностиці враховують, що сучасний автомобіль переходить у режим сну не миттєво.

Потрібно врахувати:

час засинання блоків;
стан дверей і замків;
безключовий доступ;
охоронні системи;
телематику;
додаткове обладнання;
модулі, що періодично активуються.

Чому не існує однієї норми струму спокою для всіх автомобілів

Електронна архітектура автомобілів суттєво відрізняється. Допустиме споживання та час переходу в сон визначають за документацією конкретної моделі.

Генератор і батарея

Справна батарея поступово розрядиться, якщо генератор не заряджає акумулятор або система енергоменеджменту працює неправильно.

Індикатор акумулятора

Якщо на панелі горить індикатор акумулятора, він часто попереджає про проблему заряджання, а не про внутрішню несправність батареї.

Клеми батареї

Поганий електричний контакт може імітувати слабку батарею.

Перевіряють:

окиснення;
затягування;
тріщини;
оплавлення;
нагрівання;
корозію кабелю;
якість обтискання клеми.

За потреби виконується очищення клем акумулятора.

Контакти маси

Несправна маса двигуна або кузова може створювати велике падіння напруги під час запуску.

Тому при підозрі на слабку батарею важлива перевірка контактів маси.

Чому стартер може повільно крутити зі справною батареєю

Можливі:

окиснена плюсова клема;
пошкоджений силовий кабель;
поганий масовий контакт;
несправність стартера;
підвищений механічний опір двигуна.

Вплив холоду

Низька температура зменшує доступну віддачу батареї та одночасно збільшує навантаження на стартер.

Через це холод часто проявляє батарею, яка вже втратила значну частину ресурсу.

Вплив спеки

Висока температура прискорює хімічне старіння та корозійні процеси. Тому батарея може втрачати ресурс улітку, а фактична проблема із запуском проявитися взимку.

Як перевіряють батарею

Повноцінна перевірка може включати:

ідентифікацію типу батареї;
візуальний огляд;
перевірку клем;
оцінку рівня заряду;
електронний тест;
оцінку залишкової пускової здатності;
перевірку під навантаженням, якщо вона передбачена;
перевірку системи заряджання;
перевірку споживання під час стоянки.

Візуальний огляд

Перед тестуванням перевіряють:

тріщини;
здуття;
витік;
корозію;
стан клем;
кріплення;
вентиляцію;
силові кабелі;
сліди перегріву.

Тестер батареї

Для правильної оцінки електронним тестером потрібно правильно вибрати:

технологію батареї;
стандарт пускової характеристики;
заявлене значення;
режим тесту.

Чому сильно розряджену батарею інколи спочатку заряджають

Низький рівень заряду може впливати на результат тесту. Якщо конструкція та стан батареї дозволяють, її заряджають за правильною процедурою, а потім повторюють оцінку.

Заряджання батареї

Режим заряджання повинен відповідати технології.

Особливо важливо не плутати:

звичайну свинцево-кислотну батарею;
EFB;
AGM;
літієву батарею.

Заряджання на автомобілі

На багатьох автомобілях заряджання без демонтажу допускається, але виробник може визначати спеціальні точки підключення.

На автомобілях із датчиком батареї неправильне підключення може обійти штатний вимірювальний канал.

Датчик батареї

Датчик на мінусовій клемі може допомагати системі визначати:

струм;
напругу;
температуру;
SOC;
енергетичний баланс.

Start-Stop

Система Start-Stop може бути відключена блоком керування, якщо розрахунковий стан батареї не гарантує повторний запуск.

Це потрібно відрізняти від несправності самої функції Start-Stop.

Реєстрація нової батареї

На частині автомобілів після заміни потрібно повідомити системі енергоменеджменту, що встановлена нова батарея.

Залежно від конструкції система може враховувати:

вік батареї;
технологію;
ємність;
історію заряджання;
розрахований ступінь деградації.

Реєстрація і кодування

На одному автомобілі може знадобитися лише реєстрація факту заміни, а на іншому при зміні допустимого типу або параметрів - окреме кодування.

Не потрібно переносити процедуру однієї марки на іншу.

Підбір батареї

При підборі враховують:

VIN;
OE-застосовність;
призначення батареї;
напругу;
технологію;
ємність;
пускові характеристики;
розмір;
полярність;
клеми;
кріплення;
вентиляцію;
Start-Stop;
енергоменеджмент.

Чому однаковий корпус не означає однакову батарею

У тому самому форм-факторі можуть бути батареї з різними:

технологіями;
ємностями;
пусковими характеристиками;
призначенням;
вимогами до заряджання.

Коли батарею потрібно замінити

Заміна обґрунтована, якщо підтверджено:

недостатній залишковий технічний стан;
недостатню пускову здатність;
внутрішню несправність;
неможливість утримувати заряд;
тріщину корпусу;
витік;
небезпечну деформацію;
невідповідність автомобілю;
неправильну технологію.

Що перевірити перед заміною

Підтвердити тип і призначення батареї.
Перевірити її фактичний стан.
Перевірити систему заряджання.
Перевірити силові клеми.
Перевірити масу.
У разі повторного розряду перевірити споживання на стоянці.
Підібрати правильну технологію.
Перевірити фізичні розміри.
Перевірити полярність.
Уточнити вимоги до реєстрації.

Що перевірити після заміни

кріплення;
затягування клем;
відсутність натягу кабелів;
вентиляцію;
заряджання;
роботу енергоменеджменту;
реєстрацію або адаптацію;
відсутність повторного розряду;
роботу електричних систем.

Запуск від зовнішнього джерела

При розрядженій батареї використовують процедуру, передбачену виробником автомобіля.

Неправильне підключення може спричинити:

переполюсування;
коротке замикання;
пошкодження електроніки;
перегрів кабелю;
іскріння.

30-кроковий алгоритм діагностики батареї

Уточнити, про яку саме батарею автомобіля йдеться.
Визначити її функцію.
Уточнити технологію.
Перевірити номінальну напругу системи.
Перевірити відповідність батареї автомобілю.
Уточнити вік батареї.
Уточнити історію глибоких розрядів.
Оглянути корпус.
Перевірити кріплення.
Оглянути плюсову клему.
Оглянути мінусову клему.
Перевірити вентиляцію.
Оглянути силові кабелі.
Перевірити контакти маси.
Перевірити датчик батареї, якщо він встановлений.
Оцінити поточний SOC.
За потреби правильно зарядити батарею.
Виконати електронний тест.
Вибрати правильну технологію в тестері.
Вибрати правильний стандарт пускової характеристики.
Оцінити SOH.
За необхідності виконати передбачену навантажувальну перевірку.
Перевірити поведінку живлення під час запуску.
Перевірити силове плюсове коло.
Перевірити масове коло.
Перевірити систему заряджання.
При розряді на стоянці дочекатися штатного режиму сну.
Перевірити споживання та локалізувати надмірне навантаження.
Після заміни виконати необхідну реєстрацію або адаптацію.
Повторно перевірити заряд, запуск і відсутність повторного розряду.

Вісім практичних випадків

Випадок 1 - батарея розряджається за декілька днів

Після заряджання батарея пройшла тест, але один додатковий модуль не переходив у режим сну.

Висновок: причина була у споживанні автомобіля, а не у внутрішній несправності батареї.

Випадок 2 - нова батарея знову розряджена

Перевірка показала недостатню роботу системи заряджання.

Висновок: заміна батареї без перевірки генератора не усунула першопричину.

Випадок 3 - стартер працює повільно

Батарея мала достатній SOH, але масовий кабель створював велике падіння напруги.

Висновок: слабкий запуск не є автоматичним доказом несправності батареї.

Випадок 4 - проблема з'являється тільки взимку

Батарея була заряджена, але її залишкова пускова здатність уже суттєво зменшилася.

Висновок: холод проявив накопичене старіння.

Випадок 5 - Start-Stop перестав активуватися

Система енергоменеджменту визначала недостатній запас заряду.

Висновок: відключення Start-Stop було захисною стратегією.

Випадок 6 - допоміжну батарею замінили схожою стартерною

Нова деталь фізично стала на місце, але не відповідала технології та режиму роботи конкретної системи.

Висновок: призначення батареї так само важливе, як її розміри.

Випадок 7 - клема сильно нагрівається

Виявлено корозію та підвищений перехідний опір з'єднання.

Висновок: нагрів клеми вимагав ремонту контакту, а не автоматичної заміни батареї.

Випадок 8 - електромобіль не переходить у режим готовності

Тяговa батарея мала заряд, але низьковольтна батарея не забезпечувала стабільне живлення блоків і контакторів.

Висновок: заряд високовольтної батареї не виключає несправність низьковольтного джерела.

25 типових помилок

Вважати всі батареї автомобіля однаковими.
Плутати низьковольтну і тягову батареї.
Підбирати батарею лише за корпусом.
Ігнорувати її призначення.
Не перевіряти технологію.
Замінювати AGM звичайною батареєю без перевірки.
Ігнорувати EFB.
Підбирати тільки за ємністю.
Підбирати тільки за пусковим струмом.
Не враховувати стандарт пускового струму.
Не перевіряти полярність.
Ігнорувати тип клем.
Не закріплювати батарею.
Не підключати штатну вентиляцію.
Плутати низький SOC із поганим SOH.
Бракувати батарею після одного розряду.
Не перевіряти систему заряджання.
Не перевіряти струм споживання на стоянці.
Вимірювати струм до засинання блоків.
Використовувати одну норму струму спокою для всіх автомобілів.
Ігнорувати погану масу.
Не очищати окиснені клеми.
Використовувати неправильний режим заряджання.
Не виконувати реєстрацію там, де вона передбачена.
Міняти батарею без усунення причини повторного розряду.

Коли експлуатацію потрібно припинити або обмежити

корпус батареї тріснув;
є витік електроліту;
корпус сильно деформований;
батарея ненормально нагрівається;
клема або силовий кабель оплавлюються;
є дим;
відчувається запах термічного пошкодження;
батарея не закріплена;
існує ризик короткого замикання;
пошкоджена високовольтна батарея або її корпус.

Безпека

Перед роботою визначають тип батареї та напругу системи.
Не допускають короткого замикання клем.
Дотримуються полярності.
Не створюють іскри біля свинцево-кислотної батареї.
Негерметичну батарею не продовжують експлуатувати.
Не використовують випадковий зарядний режим.
Не від'єднують основну батарею без урахування процедури автомобіля.
При зовнішньому запуску використовують передбачені точки підключення.
Високовольтну тягову батарею не обслуговують як звичайну 12-вольтову.
При пошкодженні високовольтної системи дотримуються окремої процедури виробника.

Товарні групи TESMA

Акумуляторні батареї - підбираються за автомобілем, технологією, ємністю, пусковими характеристиками, розміром і полярністю.
Зарядні пристрої - використовуються для контрольованого відновлення заряду відповідно до технології батареї.
Тестери акумуляторів - застосовуються для оцінки заряду, пускової здатності та залишкового технічного стану.
Електричні кабелі та клемні компоненти - перевіряються при падінні напруги, корозії та перегріванні контактів.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще почитати на цю тему

FAQ

Що таке батарея автомобіля?

Це електрохімічне джерело, яке накопичує електричну енергію та живить відповідну електричну систему автомобіля.

Батарея і акумулятор - це одне й те саме?

У побутовій мові часто так, але слово «батарея» може бути ширшим і включати різні низьковольтні, допоміжні та тягові джерела енергії.

Чи може автомобіль мати дві батареї?

Так. Частина автомобілів має основну та допоміжну батареї з різними функціями.

Навіщо потрібна допоміжна батарея?

Вона може підтримувати окремі споживачі, системи безпеки, Start-Stop або резервне живлення.

Чи має електромобіль звичайну батарею?

Часто так. Низьковольтна батарея може живити блоки, контактори, освітлення та інші системи.

Чим тяговa батарея відрізняється від низьковольтної?

Вона має інше призначення, значно вищу напругу, іншу конструкцію та окремі вимоги безпеки.

Що краще - AGM чи EFB?

Правильним є тип, передбачений або допустимий виробником конкретного автомобіля.

Чи можна замінити AGM звичайною батареєю?

Без перевірки документації цього робити не потрібно.

Що означає ємність батареї?

Вона характеризує кількість заряду, який батарея здатна віддати за заданих умов.

Що означає SOC?

Це поточний рівень заряду батареї.

Що означає SOH?

Це оцінка її залишкового технічного стану.

Чи означає розряд, що батарея несправна?

Ні. Причиною можуть бути недостатнє заряджання, тривала стоянка або надмірний споживач.

Чому нова батарея теж може розряджатися?

Якщо не усунено несправність заряджання або надмірне споживання, нова батарея також буде втрачати заряд.

Чому батарея слабшає на морозі?

Холод зменшує доступну електрохімічну віддачу та одночасно збільшує вимоги до запуску двигуна.

Чи шкодить батареї спека?

Так. Висока температура прискорює внутрішнє старіння.

Чи потрібно перевіряти генератор перед заміною батареї?

Так, якщо йдеться про стартерну низьковольтну батарею і є підозра на недостатнє заряджання.

Чи потрібно реєструвати нову батарею?

На частині автомобілів це передбачено системою енергоменеджменту.

Чи можна заряджати будь-яку батарею одним режимом?

Ні. Режим повинен відповідати технології конкретної батареї.

Чому справна батарея не запускає автомобіль?

Причиною можуть бути клеми, силові кабелі, маса, стартер, блокування запуску або інша електрична чи механічна несправність.

Коли батарею потрібно замінити?

Коли правильна діагностика підтверджує деградацію, внутрішній дефект, недостатні характеристики, небезпечне пошкодження або невідповідність автомобілю.

Висновок

Батарея в сучасному автомобілі може виконувати різні функції - від запуску двигуна та живлення звичайної бортової мережі до підтримки окремих електронних систем або накопичення енергії для тягового електроприводу.

Для правильної діагностики спочатку визначають, про яку батарею йдеться, а потім перевіряють її технологію, рівень заряду, залишковий стан, підключення, систему заряджання та споживання автомобіля. При заміні враховують не тільки електричні параметри, а й призначення, фізичний формат, полярність, вентиляцію та вимоги енергоменеджменту.

Правило TESMA: спочатку визначити функцію батареї, потім її стан і тільки після цього вирішувати питання заряджання або заміни. Розряд не дорівнює несправності, а однаковий корпус не означає однакову застосовність.