Напряжение зарядки кальциевого аккумулятора

Кальциевые аккумуляторы – плюсы, минусы и особенности эксплуатации

Одна из самых важных деталей в любом автомобиле – это аккумуляторная батарея, особенно остро ее преимущества и недостатки владелец транспортного средства ощущает в холодное время года, когда температура окружающего воздуха падает ниже нулевой отметки.

Чтобы не испытывать проблем с запуском автомобиля в любую погоду, выбор «правильной» АКБ имеет первостепенное значение. Многие автолюбители задумываются о приобретении кальциевых аккумуляторов: преимущества и недостатки этого устройства стоит подробно рассмотреть, прежде чем делать выбор.

Что такое кальциевые аккумуляторы

Кальциевые АКБ(Ca/Ca) – это разновидность аккумуляторной батареи, пластины которой изготовлены из свинца, легированного кальцием (calcium). Количество последнего элемента в процентном соотношении крайне незначительно. Сколько именно? — Кальция в составе не более 0,1% от общей массы пластины, поэтому более правильным было бы название «свинцово-кальциевые аккумуляторы», но в обиходе закрепилась упрощенная формулировка. В роли легирующего элемента в таких АКБ кальций заменил сурьму, которая для этих целей применялась в течение длительного времени, но обладала рядом недостатков, для устранения которых потребовалось подобрать другое вещество.

Отдельно стоит остановиться на такой разновидности АКБ, как серебряно – кальциевые аккумуляторы (обозначение — Ca/Ag) — автолюбители часто называют их просто «серебряными». Для изготовления пластин таких батарей используется сплав свинца и кальция, но, в отличие от обычного устройства, в процессе производства в сплав добавляется серебро. Присутствие последнего в составе пластины позволяет избавиться почти от всех недостатков кальциевых батарей (об этом ниже), сохранив при этом их достоинства. Практически единственным минусом АКБ с содержанием серебра остается их высокая цена, которая объясняется сложностью изготовления кальциево-серебряных аккумуляторов и использованием дорогостоящего сырья.

Технология производства

Технологический процесс производства аккумуляторов (известный также как «кальциевая технология») имеет некоторые отличия от схемы изготовления сурьмянистых батарей. В первую очередь это касается решеток, которые в случае со свинцово-сурьмянистым сплавом производятся методом литья. Но когда был опробован способ для свинцово-кальциевого сплава, выяснилось, что кальций при таком подходе из решеток просто выгорает.

По этой причине решетки для кальциевых аккумуляторов производятся с использованием технологии штамповки, что означает следующее: предварительно изготовленная сплошная лента из сплава подвергается перфорированию. Благодаря такому методу становится возможным производить пластины с усовершенствованной, более сложной формой. При этом в процессе штамповки сохраняется внешняя рамка пластины.

В настоящее время кальциевые аккумуляторы автомобильные не вытеснили с рынка традиционные сурьмянистые в первую очередь по причине сложности процесса производства свинцово-кальциевых решеток, поэтому изготовители выпускают необслуживаемые аккумуляторы обоих этих классов, а также гибриды — нечто среднее между ними.

Сравнение кальциевых аккумуляторов с другими типами батарей

Аккумуляторы для автомобиля Са/Са имеют свои преимущества и недостатки, если сравнивать их с батареями других видов. Чтобы определить, какой аккумулятор лучше рассмотрим различия между АКБ с кальцием и их сурьмяными и гибридными аналогами.

Сурьмянистый свинцовый аккумулятор

Легирующий элемент свинцовых пластин (как маркируются — /+)

Начало процесса электролиза электролита

Относительно дорогой (с учетом усредненной стоимости такое устройство будет стоить не менее 3 тысяч рублей)

В среднем стоимость свинцового устройства 1,5 раза дешевле кальциевого

В среднем 1,5 – 2 раза дешевле кальциевого

Таблица 1. Основные различия между кальциевыми, свинцовыми (сурьмянистыми) и гибридными аккумуляторами.

Кальциевые и гибридные аккумуляторы считаются прогрессивными устройствами и пользуются большей популярностью среди современных автомобилистов благодаря своим улучшенным техническим характеристикам.

Плюсы кальциевых аккумуляторов

Если говорить о том, какие плюсы и минусы характеризуют кальциевый аккумулятор, то, в первую очередь, стоит остановиться на преимуществах АКБ такого класса (их намного больше, чем недостатков):

Преимущества кальциевых аккумуляторов

Длительный срок эксплуатации

В среднем срок службы кальциевого аккумулятора составляет около пяти лет при правильной эксплуатации.

Характеризуются низким уровнем саморазряда

Если сравнивать с малосурьмянистыми разновидностями, то аналогичная характеристика кальциевых аккумуляторов ниже почти на 70%.

Повышенная прочность пластин АКБ

Это делает пластины устойчивыми к вибрации

Снижение процесса электролиза воды

Благодаря этому кальциевые аккумуляторы в большинстве своем являются необслуживаемыми (около 90%).

Снижение интенсивности коррозионных процессов

Увеличивает срок службы АКБ.

Защита от перезаряда

Для кальциевых АКБ характерно свойство выдерживать напряжение до 14,8 В.

Возможность изготовления пластин меньшей толщины

Производители имеют возможность выпускать аккумуляторы с увеличенным количеством пластин, а значит – с большей мощностью.

Идеальный вариант для начинающих автомобилистов

Аккумулятор автомобильный Са/Са (в большинстве случаев) является необслуживаемым, поэтому владельцу не требуется проводить дополнительных манипуляций, таких как измерение уровня и плотности электролита – есть или нет у автомобилиста опыт работы с такими устройствами неважно. Установив новую кальциевую АКБ, о ней можно просто забыть практически на весь период эксплуатации, периодически уделяя внимание подзарядке.

Таблица 2. Достоинства кальциевых аккумуляторов

Минусы кальциевых АКБ

К сожалению, кальциевые аккумуляторы для автомобиля не лишены некоторых недостатков, среди которых нельзя не отметить следующие:

Чувствительность к глубоким разрядам

Это главный минус и основное отличиекальциевых батарей от их гибридных или сурьмянистых аналогов. Аккумуляторы этого класса не рекомендуется разряжать ниже напряжения 12 В.

Достаточно всего одного глубокого разряда, чтобы такая АКБ потеряла пятую часть своей емкости. Однократный полный разряд – и батарея лишится половины емкости, тогда как устройство, пережившее 9 – 10 разрядов становится полностью непригодным к эксплуатации.

Объясняется сложностью и дороговизной производственного процесса.

Не подходят для режима передвижений в «городском стиле»

Длительные простои (если, к примеру, владелец пользуется автомобилем только для того, чтобы добраться из дома на работу и обратно), езда в ритме «старт – стоп» губительно воздействуют на кальциевые аккумуляторы.

Таблица 3. Недостатки кальциевых АКБ

Особенности обслуживания и эксплуатации кальциевых аккумуляторов

Так как для корректной работы и длительной эксплуатации кальциевой батареи первостепенное значение имеет поддержание заряда на должном уровне, автолюбителям будет полезна информация о том, каковы особенности эксплуатации кальциевых АКБ, чем он отличается от использования аналогичных устройств других классов:

1. Если автомобиль с кальциевым аккумулятором эксплуатируется в «городском режиме», поддержать его работоспособность поможет «профилактическая» зарядка. Можно приобрести специальное устройство (стоит качественная модель недешево, но затраты на нее окупаются) и не реже 1 раза в 4 недели полностью заряжать АКБ. Тогда долгие простои и передвижение на небольшие расстояния не повлияют на срок его службы. Во всех остальных случаях устройство будет требовать подзарядки вдвое реже;

2. Современную свинцово-кальциевую батарею рекомендуется заряжать до 14,4 В, при этом производители указывают, что необходим заряд током не выше 1/10 от заявленной емкости.

3. Напряжение в клеммах следует регулярно замерять с помощью вольтметра. Если прибор показывает 12В – устройство требуется немедленно зарядить, в противном случае избежать потери емкости будет практически невозможно;

4. Глубокий разряд приводит к тому, что в пластинах происходит необратимая химическая реакция, вследствие которой образуется нерастворимый остаток в виде сульфата кальция – такими кислотными отложениями блокируется передача заряда. Многие автомобилисты по привычке проводят с кальциевым аккумулятором КТЦ, что действует на батарею губительно;

5. «Кипячение» кальциевым АКБ категорически противопоказано. Оно приводит к снижению технических характеристик устройства или полному его выходу из строя – даже если видимое кипение отсутствует, в определенный момент начинается выделение газов, приводящих к разрушению намазки пластин;

6. Такой прибор, как ареометр, в случае, если автомобиль оснащен кальциевой АКБ, абсолютно бесполезен. Современный аккумулятор спластинами из свинцово-кальциевого сплава устроен так, что электролит в нем уже не находится в свободном состоянии – для него характерно расслоение на более водянистую часть, скапливающуюся на поверхности банок, и электролит повышенной плотности, который оказывается внизу;

7. В настоящее время начали появляться подделки. Определить неоригинальное устройство и отличить качественную АКБ поможет маркировка. На аккумуляторе (на корпусе) должны быть указаны: стартовый ток, значение напряжения и номинальной емкости, а также дата, когда устройство было выпущено и подробная информация о производителе. Подробнее о том, как отличить подделку – здесь

Заключение

Для того чтобы выбрать АКБ, подходящую для конкретного автомобиля, следует учитывать три основных параметра: модель и модификация транспортного средства, а также условия (в том числе интенсивность) его эксплуатации. При возникновении каких бы то ни было сомнений при выборе – лучше обратиться за консультацией к специалистам.

Что касается кальциевых аккумуляторов, то они подходят автомобилистам, которые ездят на большие расстояния и предпочитают высокое качество езды. Кальциевый аккумулятор требует только своевременной подзарядки – тогда устройство будет эксплуатироваться в течение заявленного производителем срока и даже дольше.

Опыт автомобилистов, пользующихся АКБ этого класса будет интересен и полезен каждому, кто задумывается о выборе батареи и хочет продлить срок ее службы. Расскажите о своем опыте использования кальциевых батарей — стоят ли тех денег, что за них просят?

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Зарядное устройство для кальциевых аккумуляторов

Целью проекта было создание многофункционального зарядного устройства, которое позволило бы полностью зарядить автомобильные аккумуляторы с жидким электролитом. То есть получая плотность электролита 1,27 г/см3. Для этого кальциевые батареи Ca-Ca должны заряжаться до 16,2 В.

Конструкция зарядки должна была быть как можно более дешевой и простой, иметь жидкокристаллический дисплей с измерениями V и A и число закаченных ампер в «Ah».

Принципиальная схема ЗУ Ca-Ca

Самый дорогой элемент зарядного устройства — тороидальный трансформатор 120 ВА / 17В, он стоит около 1000 рублей. Вы спросите почему не маленький инвертор? Обычный трансформатор лучше, потому что отлично переносят импульсные нагрузки, и в большинстве случаев трансформатор более долговечен чем китайские инверторы. Конечно можно использовать готовый инвертор, но цены будут не дешевле тороида, да и проблема в том, чтобы найти такой, который дает 17 В и имеет хорошую мощность. Вероятно, единственным преимуществом такого преобразователя является меньший вес устройства, поскольку размеры меньше тороида 120 ВА.

Код программы для МК написан в ‘C’ в программе «Eclipse Mars». Плата разработана в «Eagle», ее размеры около 75×85 мм.

Для проведения наиболее точных измерений напряжение контролируется с помощью транзистора с P-каналом. Датчик температуры на DS18B20 контролирует температуру радиатора — свыше 72 градусов зарядный ток будет ограничен в 2 раза.

Технические характеристики

ЗУ имеет следующие параметры:

• Напряжение конца зарядки: 14,4 В, 14,7 В, 15,8 В, 16,2 В;
• Ток зарядки: 1-7 Aмпер;
• Время насыщения электролита: 5-59 мин.

Имеется защита от короткого замыкания, после отсоединения аккумулятора зарядка прерывается и отображается сообщение «NO AKU!». Дополнительно раздастся звуковой сигнал. Конец зарядки обозначается 4-мя звуковыми сигналами, а затем зарядное устройство переходит в режим подзарядки. Вы можете в любой момент остановить загрузку и вернуться в меню, нажав «OK». Оно не теряет настройки после сбоя питания.

Описание этапов зарядки:

1. E0 — обнаружение батареи;
2. E1 — «Мягкий пуск», если аккумулятор разряжен ниже 12 В, заряжает 1/2 установленного тока;
3. E2 — зарядка с надлежащим заданным током;
4. E3 — уменьшение тока при достижении заданного напряжения;
5. E4 — насыщение электролита, напряжение медленно увеличивается до тех пор, пока оно не достигнет значения V, и это состояние сохраняется на заданное количество минут;
6. E5 — Работа на 13.4 — 13.8 В (отключение приводит к автоматическому возврату в главное меню и прерыванию зарядки).

Почему не iMax B6 ?

Да, в продаже есть готовые небольшие ЗУ с подобными дисплеями. Но опыт показал их слабую надёжность и функциональность, к тому же мало какие из них подходят для кальциевых АКБ. Однажды купили в супермаркете iMax B6. Первые пару дней работало, потом не включается. Заменили конденсатор и все прошло нормально. Проходит еще время — снова не работает, и такие ситуации не редкость. Теперь она в подвале. В общем то, что есть в продаже, довольно плохого качества.

Особенности зарядки кальциевых автомобильных аккумуляторов

Как заряжать кальциевые автомобильные аккумуляторы? Для начала разберемся с основами. Аккумулятор на автомобиле является одним из основных элементов, который обеспечивает энергией приборы и позволяет заводить двигатель. Сегодня существует несколько видов батарей, которые отличаются по своим характеристикам и имеют определенные особенности. Зарядка АКБ для многих водителей – это обычный процесс, но если вы обладатель современной машины, то «дедовские» способы вам не подойдут и могут причинить вред. К примеру, некоторые современные аккумуляторы рекомендуется заряжать раз в 2-3 месяца. Уверен, далеко не все автолюбители знали об этом, что и приводило во многих случаях к выходу АКБ из строя. Благо, если его меняли по гарантии, но это довольно редкий случай. В чем основная проблема и сложность? Давайте попытаемся разобраться.

Виды аккумуляторов

Начнем с описания основных видов АКБ, которых выделяют 4:

Первый вариант знаком всем по старым автомобилям, а конструкция основывается на соединении свинца с сурьмой. Гибридная батарея делается с комбинации различных типов пластин. Она пользуется наибольшей популярностью у автолюбителей и считается универсальной, поскольку может устанавливаться на различные типы транспортных средств. Главное ее преимущество заключается в неприхотливости к внешней среде и теплостойкости. Гелевый АКБ создан на основе специального геля, который и есть главным действующим веществом. Наконец, кальциевые автомобильные аккумуляторы, которые сегодня активно распространяются и популяризируются. В батарее этого типа содержатся пластины как положительные, так и отрицательные с небольшим количеством кальция в свинце. Сегодня мы поговорим именно о последнем виде, и попытается объяснить, в чем его особенность и как правильно его заряжать.

Сильные стороны кальциевых АКБ

Аккумулятор такого типа основан на легировании свинка с кальцием. Эта технология позволяет обеспечить множество преимуществ, которые выделяют ее среди других видов.

Во-первых, такая комбинация веществ делает пластины очень прочными, что дает возможность увеличить виброустойчивость устройства. Как вы знаете, этот фактор негативно влияет на срок службы обычных аккумуляторов.

Во-вторых, кальций не позволяет воде выкипать из электролита, чем не может похвастаться сурьма. Такие модели аккумуляторов относятся к классу необслуживаемых, а доливать в них воду нет необходимости. Более того, некоторые производители даже не предусматривают для этого отверстия.

В-третьих, сульфат кальция – это вещество, которое надежно защищает аккумулятор от перезарядки, поэтому его можно спокойно заряжать и не переживать. Помимо всего прочего, пластины в таких батареях не подвергаются коррозии, хоть и имеют небольшую толщину. Напротив, за счет их большого количества достигается внушительная емкость по сравнению с другими вариантами.

Неоспоримым преимуществом является стоимость, которая немного меньше, чем у гибридных или гелевых АКБ. Срок службы находится на среднем уровне и составляет 5 лет, причем свойством кальциевого аккумулятора является низкий саморазряд. Поэтому они отлично подходят для водителей, которые постоянно передвигаются на большие расстояния.

К сожалению, кальциевые батареи имеют и недостатки, которые выплывают из их особенностей. Главная проблема заключается в том, что их необходимо правильно заряжать, иначе проблем не избежать.

Особенности процесса зарядки

Запомните, что «кипятить» кальциевые аккумуляторы зарядным устройством недопустимо, поскольку выделяемые при этом газы нарушат смазку пластин и разрушат их. Еще одна особенность заключается в том, что измерять плотность электролита стандартным ареометром бессмысленно. Дело в том, что его плотность в разных частях аккумулятора разная, а поэтому получить правильный и адекватный показатель никак не получится.

Кальциевые аккумуляторы крайне не рекомендуется доводить до состояния глубокого разряда. Сульфат кальция имеет следующее свойство: он не растворяется в воде, а в электролите этот процесс проходит крайне сложно. Таким образом, глубокий разряд приводит к закупорке пластин, а перемещение заряда сильно затрудняется. Поэтому даже если заряжать АКБ при напряжении выше 15В, необходимая плотность электролита может так и не получится. Более того, глубокий разряд приводит к уменьшению общей емкости батареи, поэтому не стоит проводить зарядку-разрядку, если на то нет крайней необходимости.

Повторимся, что глубокий разряд является крайне нежелательным для кальциевых аккумуляторов, а допустимой считается напряжение не ниже 12В. Многие современные производители рекомендуют устанавливать новую батарею, если плотность электролита меньше 1,17 г/см3 или 12В. Игнорирование подобной ситуации приведет к поломке в любой момент, что очень неприятно.

Этапы процедуры

Итак, мы рассказали об особенностях кальциевых автомобильных аккумуляторов, а теперь давайте остановимся на самом интересном – как правильно их заряжать? Выделяют 8 основных этапов:

1. Определяем и очищаем сульфатированные пластины. Для этого необходимо импульсивно подавать напряжение, что даст возможность убрать сульфаты с внешней части пластин и восстановить емкость аккумулятора.
2. Проверяет, может ли АКБ принимать заряд от устройства. Если все в порядке, переходим к следующему этапу.
3. Теперь нужно заряжать АКБ током на максимальном уровне, пока не восстановим 80% от общей емкости.
4. Снижаем ток и доводим заряд до 100%.
5. Проверяем аккумулятор на способность удерживать полученный заряд. Если она с этим заданием не справляется, то придется приобрести новую.
6. Восстанавливаем батарею путем подачи высоко напряжения, что станет стимулом активного газообразования и спешиванию электролита.
7. Зарядка АКБ максимальным напряжением до полного объема.
8. Профилактический этап, который заключается в периодической подачи напряжения для поддержания работоспособности.

Как вы видите, заряжать кальциевый АКБ необходимо уметь, причем если сделать это неправильно, то вы можете его испортить. Это современный вид аккумулятора, который обладает множеством достоинств, но его недостатки отпугивают многим. Мы уже говорили, его разрядка приводит к потере общей емкости, а иногда и работоспособности. Некоторые люди считают, что это специальная стратегия производителей, которая заставит водителей чаще приобретать их продукцию. Наше мнение склоняется к тому, что это просто особенность кальциевых АКБ. Поэтому если на вашем автомобиле установлен именно такой вид батареи, учитесь правильно его обслуживать и заряжать, и тогда он вас не подведет.