Akumulator i problem z napięciem | MOTOFAKTOR

Okres zimowy jest sprawdzianem dla samochodowych źródeł energii. To właśnie przy obniżonej temperaturze akumulator jest najbardziej obciążony.

 

 

Akumulatory kwasowo-ołowiowe są na wyposażeniu wszystkich samochodów i jak każdy element poddawany pracy cyklicznej zużywają się. Szybkość zużywania się akumulatorów jest jednak zależna od wielu czynników – ważne jest, jak użytkowany jest pojazd, w jakich warunkach, jaka jest ilość odbiorników i jaki jest stopień jego cyklicznego rozładowywania i doładowywania. To oznacza, że kondycja akumulatora jest zależna między innymi od sprawności działania układu ładowania, czy od dystansów, jakie są pokonywane samochodem.

 

Akumulator samochodowy jest chemicznym źródłem energii elektrycznej. To oznacza, że energia elektryczna jest pozyskiwana w wyniku reakcji chemicznych zachodzących wewnątrz akumulatora, a dokładnie między elektrolitem, a materiałem czynnym na płytach akumulatora. Ilość energii elektrycznej możliwej do wytworzenia jest więc ograniczona ilością energii chemicznej zawartej w elektrolicie i substancjach czynnych na płytach ogniw, czyli jest pochodną gęstości elektrolitu i powierzchni aktywnej płyt biorących udział w reakcji.

 

Z tej ogólnej zasady produkcji prądu w ogniwie łatwo wywnioskować, że każdy ubytek elektrolitu czy każda degradacja ogniwa wiąże się ze zmniejszeniem możliwości produkcji energii elektrycznej.
W pewnym momencie zdarza się jednak, że akumulator ulegnie rozładowaniu i niemożliwe będzie uruchomienie silnika.

 

Adam Potępa Clarios
Adam Potępa – Key Account manager w firmie Clarios Poland, właściciela marki akumulatorów VARTA

Jak podkreśla Adam Potępa – Key Account manager w firmie Clarios Poland, właściciela marki akumulatorów VARTA – jeżeli akumulator ulega rozładowaniu warto zweryfikować przyczynę tego stanu. W zasadzie można wyróżnić dwie: rozładowanie przez odbiorniki pojazdu oraz „kiepski” stan techniczny akumulatora. W przypadku akumulatora zamontowanego w pojeździe należy pamiętać, że jest on powiązany z pozostałymi elementami układu elektrycznego pojazdu, gdzie każdy z nich wpływa na stan pozostałych. Dlatego w pierwszej kolejności warto zweryfikować ładowanie ze strony alternatora oraz stan rozrusznika – w tym przypadku należy skorzystać z testera konduktancyjnego. Kolejnym krokiem jest weryfikacja prądu pobieranego przez moduły komputerowe i inne odbiorniki w sytuacji, kiedy pojazd nie jest użytkowany – najlepiej z wykorzystaniem miernika cęgowego. Można przyjąć, że w starszych pojazdach pobór rzędu 20mA jest właściwy, a w przypadku nowszych, bardziej zaawansowanych funkcji będzie to około 50mA. Jeżeli zmierzone wartości są ponadnormatywne może to oznaczać, upływ prądu ze względu na tzw. „lewe pobory” czyli niepotrzebnie pracujące odbiorniki, które należy szybko zdiagnozować. Dodatkowo warto także zwrócić uwagę na stan instalacji elektrycznej, która miejscami może mieć przetarcia lub jest na tyle stara, że jej opór wewnętrzny powoduje trudności w ładowaniu akumulatora. Nie bez znaczenia jest także sposób montażu akumulatora w pojeździe, a w szczególności połączenie klem z biegunami, gdzie niedokładne połączenie może oznaczać brak możliwości poprawnego przekazywania energii i przegrzewanie biegunów, co prowadzi nawet do ich stopienia. Ważna jest także czystość obudowy, ponieważ wszelkie zabrudzenia, wilgoć, błoto powodują powstanie prądów pełzających (błądzących), które rozładowują akumulator – a wystarczy tylko ściereczka antystatyczna, aby pozbyć się tego problemu. Jeżeli powyższe czynności nie przyniosły rozwiązania, a akumulator nadal „traci” napięcie, nawet po pełnym naładowaniu może to oznaczać, że znajduje się w złym stanie technicznym i wymaga wymiany.

Jak kontrolować stan akumulatora?

Metod testowania kondycji akumulatora jest kilka, z czego zacząć należy od podstaw.

Krzysztof Najder Exide
Krzysztof Najder – Fitment & Cataloguing Manager EMEA w EXIDE Technologies

Krzysztof Najder – Fitment & Cataloguing Manager EMEA w EXIDE Technologies objaśnia, że ocenę stanu akumulatora należy zacząć od oględzin zewnętrznych. Jeśli akumulator jest przechowywany, obsługiwany lub zamontowany nieprawidłowo (np. jeśli klemy są wbijane w bieguny akumulatora, a przewody nie są prawidłowo zamocowane), obudowa akumulatora i/lub bieguny zostaną uszkodzone. Następnie przechodzimy do oceny parametrów elektrochemicznych akumulatora. Kryterium podstawowe przy kwalifikowaniu akumulatora jako sprawnego jest jego stan naładowania. Zamontowanie niedoładowanego akumulatora w samochodzie, który użytkujemy, dodatkowo niesystematycznie, może spowodować jego głębokie rozładowanie, a w konsekwencji – uszkodzenie (np. zasiarczanie). Napięcie obwodu otwartego w temperaturze 25 °C, całkowicie naładowanego akumulatora, po postoju nie krótszym niż 24 h, powinno zawierać się w granicach min. 12,6V-12,65V, a w przypadku akumulatorów VRLA (jak AGM), jeśli producent nie określił inaczej, nie może być niższe niż 12,7-12,75V. Natomiast, napięcie akumulatora zamontowanego w pojeździe (co ważne „w stanie uśpienia”) powinno wynosić min. 12,42V. Pamiętajmy jednak, że zbadanie napięcia spoczynkowego (w obwodzie otwartym) a tym bardziej gdy akumulator jest zamontowany w samochodzie (obwód zamknięty) przy użyciu zwykłego multimetra, nie wystarczy (a już na pewno nie jest miarodajne). W ostatnich latach powszechnie dostępne stały się testery akumulatorów mierzące rezystancję wewnętrzną akumulatora. Są one przenośne, łatwe w obsłudze, nie powodują iskrzenia (jak tradycyjny test spadku napięcia przy dużym prądzie obciążenia) i dostarczają wyniki pomiaru w ciągu kilku sekund.

 

 

 

 

Rafał Wróbel Marelli
Rafał Wróbel – Departament Techniczny Marelli Aftermarket Poland

Rafał Wróbel z Departamentu Technicznego w Marelli Aftermarket Poland dodaje, że testerem do akumulatorów możemy sprawdzić zarówno kondycję samego akumulatora, jak i współpracujących z nim elementów: alternatora oraz rozrusznika. Ponadto istnieje możliwość sprawdzenia spadków napięcia pod obciążeniem rozrusznika, a także odbiorników wykorzystywanych podczas jazdy np.: ogrzewanie szyby, oświetlenie, wycieraczki. Na podstawie tych parametrów możemy określić w jakim stanie jest akumulator, rozrusznik czy też alternator. Obrazują stan faktyczny układu ładowania oraz układu rozruchowego. Tester umożliwia osobne sprawdzenie akumulatora i układu ładowania. Sprawdzenie układu za pomocą testera umożliwia nam pomiar napięcia bez obciążenia i pod obciążeniem przy różnych prędkościach obrotowych oraz pomiar pulsacji napięcia. Pozwala nam to na dokładne określenie stanu alternatora. Ocena stanu akumulatora jest określana na podstawie pomiaru rezystancji wewnętrznej lub przewodności elektrolitu akumulatora (konduktancji). W trakcie pomiaru rezystancji wewnętrznej tester krótkotrwale obciąża akumulator prądem około 100A, równocześnie mierząc zmiany jego napięcia. W metodzie polegającej na pomiarze przewodności elektrolitu akumulatora tester zmienia sygnał napięcia i dzięki temu mierzona jest zmiana natężenia prądu.

Czym testować?

Proces rozładowywania akumulatora powoduje zmniejszenie stężenia kwasu w elektrolicie. Spada wtedy jego gęstość powodując spadek napięcia. Jeśli napięcie spadnie do poziomu 11,7 V (1,95 V na ogniwo lub 10,8 V i 1,8 V na ogniwo – różni producenci podają różne wartości) akumulator należy niezwłocznie naładować. Stan naładowania można zmierzyć areometrem przez sprawdzenie gęstości elektrolitu znajdującego się wewnątrz ogniw – oczywiście jeśli jest taka możliwość i akumulator wyposażony jest w korki inspekcyjne. Stopień naładowania akumulatora można także określić w przybliżeniu, mierząc napięcie na jego stykach. Sam pomiar napięcia na stykach nie powie jednak nic o stanie akumulatora. Aby sprawdzić, czy akumulator nadaje się do użytku, należy sprawdzić spadek napięcia podczas jego obciążenia, co jest możliwe dopiero po użyciu odpowiedniego urządzenia.

 

Krzysztof Najder dodaje, że przykładem testera posiadającego zarówno funkcje pomiaru pod obciążeniem, ale w rozszerzonej formie jest urządzenie diagnostyczne Exide EBT965P, które identyfikuje zdolność rozruchową i dostępność pozostałej energii akumulatora. Ten tester Exide jest przedstawicielem nowej generacji technologicznej. Sposób użytkowania i wymagania elektryczne pojazdów zmieniły się diametralnie w ostatniej dekadzie. Dlatego Exide oferuje elektroniczny tester akumulatorów nowej generacji z myślą o przyszłości takich pojazdów. Dotychczasowe testery informowały klientów o tym, czy akumulator jest wystarczająco dobry, aby uruchomić silnik, ale nie potrafiły ocenić zdolności akumulatora do zasilania pozostałych odbiorników elektrycznych. Technologia Profilowanej Konduktancji oferuje najbardziej niezawodny sposób diagnozowania każdej technologii akumulatorowej i zapobiega przykrym niespodziankom spowodowanym niesprawnością akumulatora.

Problem ładowania

Użytkowanie akumulatora, czyli pobór energii elektrycznej w nim zmagazynowanej wiąże się z zachodzeniem w jego wnętrzu reakcji chemicznych między elektrolitem a materiałem czynnym płyt. W wyniku reakcji kwasu siarkowego z ołowiem powstaje energia elektryczna oraz produkt uboczny w postaci kryształów siarczanu ołowiu (PbSO4) osadzających się na płytach. Jest to reakcja naturalna i odwracalna. Kryształy siarczanu ołowiu są rozpuszczane podczas ładowania akumulatora. Po pełnym rozładowaniu akumulatora kryształy te jednak pokrywają całą powierzchnię płyt, a przy pozostawieniu na dłuższy czas rozładowanego akumulatora rekrystalizują się tworząc nieprzewodzącą powierzchnię. To powoduje uniemożliwienie wymiany jonowej i tym samym znacznie obniża możliwość produkcji energii elektrycznej przez akumulator. W takim przypadku ładowanie może też okazać się nieskuteczne, ponieważ niemożliwe będzie przywrócenie pierwotnej pojemności elektrycznej akumulatora.

 

Jak dodaje Adam Potępabiorąc pod uwagę fakt, że większość akumulatorów eksploatowanych jest w stanie niedoładowania zastosowanie alternatywnych metod uzupełnienia energii wydaje się zasadne i pozytywnie przekłada się na długość eksploatacji akumulatora. Od strony praktycznej dostępne są dwa warianty ładowania akumulatora: poza pojazdem i w pojeździe. W pierwszym przypadku należy odłączyć akumulator z instalacji elektrycznej pojazdu, dokonać jego demontażu, wyjąć z pojazdu i ładować w pomieszczeniu, w którym zapewniona jest odpowiednia wentylacja i warunki bezpieczeństwa. Taki sposób ładowania stosowany jest w pojazdach stosunkowo starszych, gdzie demontaż akumulatora nie ma wpływu na ewentualną utratę danych z komputera pokładowego lub radia. W drugim przypadku akumulator może być podpięty do instalacji elektrycznej pojazdu. Ważne jest jednak, aby zapłon był wyłączony przez cały okres ładowania. Najważniejsze w tym wypadku jest jednak zapoznanie się z instrukcją pojazdu, w której jest wyraźnie opisane w jaki sposób należy podpiąć bezpiecznie zewnętrzne źródło prądu. Spotyka się bowiem pojazdy, w których:

 

  • podłączamy się bezpośrednio do klem znajdujących się na biegunach akumulatora,
  • podłączamy się bezpośrednio do klemy plusowej i drugi kabel na masę,
  • podłączamy się do specjalnych wyprowadzeń znajdujących się pod maską (gdy akumulator jest w przestrzeni kabinowej lub pasażerskiej) – jednak zwiększa to opór w przyjmowaniu ładunku,
  • podłączamy się do specjalnego trzpienia wychodzącego z klemy minusowej (gdzie znajduje się BMS) i plus bezpośrednio do bieguna.

 

Przy okazji warto zwrócić uwagę na fakt, że poziom rozładowania akumulatora jest także ważny z punktu widzenia procesu ładowania. Bardzo głęboko rozładowane akumulatory charakteryzują się wysoką opornością wewnętrzną, co w przypadku niektórych ładowarek utrudnia rozpoczęcie ich pracy. W przypadku bardzo głębokiego rozładowania zaleca się zastosowanie ładowarek mikroprocesorowych z funkcją odsiarczania.

 

Akumulator powinien być utrzymywany w stanie naładowanym, ale w praktyce wygląda to zupełnie inaczej. Najczęściej wskazywanym czynnikiem z tym związanym jest jazda na krótkich odcinkach, która oznacza, że alternator nie jest w stanie uzupełnić energii, jaka została pobrana na rozruch silnika, a korzystanie w tym czasie z dodatkowych odbiorników potęguje ujemny bilans energetyczny. Kolejnym czynnikiem jest sporadyczne korzystanie z pojazdu, gdzie z akumulatora pobierana jest energia dla systemów bezpieczeństwa czy komfortu powodując tym samym rozładowanie akumulatora. Można nawet stwierdzić, że jazda na rozładowanych akumulatorach stała się prawie normą w dzisiejszych czasach, co w konsekwencji prowadzi do problemów z rozruchem silnika, a nawet do uszkodzenia akumulatora. W pojazdach osobowych stosuje się powszechnie kilka technologii akumulatorów (SLI/EFB/AGM), które różnią się względem siebie nie tylko konstrukcją wewnętrzną, ale także poziomem odporności na głębokie rozładowanie. Niemniej jednak można przyjąć, że rozładowanie akumulatora rozruchowego poniżej 10,5V jest już sytuacją krytyczną. Poniżej tego napięcia zasiarczanie akumulatora zmienia się z procesu odwracalnego w proces destrukcyjny. Kryształki siarczanu ołowiu osadzone na płytach nabierają objętości, wpływają destrukcyjnie na masę czynną i w procesie ładowania „bardzo niechętnie” ponownie przechodzą do stanu wyjściowego. Co więcej, im głębiej zostanie rozładowany akumulator tym trudniej odwrócić ten proces. W tym przypadku czas odgrywa kluczową rolę – przyjmuje się, że jednorazowe rozładowanie akumulatora zdecydowanie poniżej 10,5V połączone z szybką reakcją ze strony użytkownika końcowego pozwoli przywrócić akumulator do odpowiedniej sprawności (ale już nie tej pełnej!). Jeżeli takie rozładowania będą pojawiać się stosukowo często to szybko znajdą odzwierciedlenie w słabnącej kondycji akumulatora.

Co wpływa na skrócenie żywotności akumulatora?

Czynników wpływających na żywotność akumulatora jest wiele. Jak wspomniano na początku artykułu mogą to być warunki eksploatacji samochodu, ilość odbiorników, jakość instalacji elektrycznej, temperatura, sposób ładowania, pokonywane odległości, a nawet prędkość obrotowa silnika.

 

Krzysztof Najder zwraca uwagę na czynniki, które występują najczęściej po stronie eksploatacji, a są nimi: termiczne warunki pracy akumulatora (szczególnie zbyt wysokie temperatury pracy), charakter pracy, np. szkodliwe są częste cykle ładowania i rozładowania wynikające z jazdy w ruchu miejskim, z dużą ilością zatrzymań, praca silnika na biegu jałowym, częste rozruchy (duży pobór energii), nadużywanie odbiorników elektrycznych (m.in. włączone ogrzewanie tylnej szyby, podczas gdy samochód stoi w korku) oraz tendencja do jazdy przy coraz niższej prędkości obrotowej silnika (oszczędność paliwa), co powoduje bezpośrednio, że często akumulator jest niedoładowany. Dużym obciążeniem są również płytkie rozładowania, gdzie sprawny alternator ładujący na bieżąco akumulator podczas pracy silnika to jedno, a drugie to energia elektryczna, która potrzebna jest również, gdy samochód stoi, dla podtrzymania pamięci sterowników, radia czy zasilania systemu alarmowego. Usterka elektryczna np. wewnętrznego oświetlenia bagażnika/schowka, problemy z interfejsem ECU/czujnika, gdy pojazd nie przechodzi w stan „uśpienia” po zaparkowaniu przez ponad 5 minut, awaria silnika wycieraczek i wiele innych elementów instalacji, może wpływać na ciągły stan niedoładowania akumulatora, nawet przy systematycznym użytkowaniu samochodu.

 

Akumulator samochodowy jest elementem zużywającym się. To oznacza, że z czasem jego sprawność maleje. Akumulatory bezobsługowe są wykonane jako konstrukcje szczelne posiadające zawór bezpieczeństwa. To oznacza, że są one odporne na odparowywanie elektrolitu, jednak jedynym sposobem ich kontroli jest pomiar testerem. Tutaj nie ma możliwości pomiaru gęstości elektrolitu i ewentualnie jego uzupełnienia wodą destylowaną. Niemniej akumulator użytkowany w prawidłowy sposób powinien bez problemu osiągnąć okres eksploatacji na poziomie 5-7 lat. Regularna kontrola układu ładowania, instalacji elektrycznej samochodu, a nawet dbanie o czystość klem spowoduje, że akumulatorowi wyjdzie to tylko na dobre.

Zobacz podobne

Szanowny Czytelniku

Zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (ogólne rozporządzenie o ochronie danych) informujemy Cię o przetwarzaniu Twoich danych.

Administratorem danych jest Proautomotive Sp. z o.o., 39 - 200 Dębica, ul. Kolejowa 28. Chodzi o dane, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług, w tym stron internetowych, newsletterów i innych funkcjonalności udostępnianych przez Proautomotive Sp. z o.o., głównie zapisanych w plikach cookies i innych identyfikatorach internetowych, które są instalowane na naszych stronach przez nas oraz naszych zaufanych partnerów. Gromadzone dane są wykorzystywane wyłącznie w celach: świadczenia usług drogą elektroniczną wykrywania nadużyć w usługach pomiarów statystycznych i udoskonalenia usług

Osoba, której dane dotyczą, ma prawo dostępu do danych, sprostowania i usunięcia danych, ograniczenia ich przetwarzania. Osoba może też wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych. Wszelkie zgłoszenia dotyczące ochrony danych osobowych prosimy kierować na adres biuro@motofaktor.pl lub pisemnie na adres Proautomotive Sp. z o.o., 39 - 200 Dębica, ul. Kolejowa 28 z dopiskiem "ochrona danych osobowych".

Więcej o zasadach przetwarzania danych osobowych i przysługujących Użytkownikowi prawach znajduje się w Polityce prywatności.

Zapisz się na newsletter główny

Chcę otrzymywać wiadomości e-mail (W każdej chwili możesz zrezygnować z subskrybcji).

 

To był tydzień!

Chcę otrzymywać wiadomości e-mail (W każdej chwili możesz zrezygnować z subskrybcji).

 

Strefa Ciężka

Chcę otrzymywać wiadomości e-mail (W każdej chwili możesz zrezygnować z subskrybcji).

 

Subscribe to our newsletter

Send me your newsletter (you can unsubscribe at any time).