Привет, Хабр! Представляю отчёт о первом этапе испытаний 6 российских стартерных аккумуляторных батарей (АКБ) из премиум-линеек в корпусе L2. Результаты тестов помогут определиться, какая модель аккумулятора оптимальна по цене и эксплуатационным характеристикам для определённого автомобиля в контексте особенностей его эксплуатации. Кому интересно, велком под кат.
Познакомимся с испытуемыми аккумуляторами:
❒ Тюмень Premium 6СТ-60LA Ca/Ca, номинальное напряжение 12 В, ёмкость 20-часового разряда по ГОСТ до 10.5 В 60 А*ч, ток холодной прокрутки (ТХП) 540 A в стандарте EN. Дата производства — май 2021. АКБ свежая, ей всего 2 месяца.
❒ Titan Arctic 62.1VL 12 В 62 А*ч 660 A (EN), Ca/Ca, производитель ООО Тубор (Tubor). На том же заводе в Нижегородской области производят Varta Стандарт, испытанную в предыдущей серии тестов. Дата производства — январь 2020 года.
❒ Space 6СТ-60VLA 12 В 60 А*ч 580 A (EN), Ca/Ca, производится на аккумуляторном заводе ЗАО МПКФ «Алькор» в Тюмени. Дата производства — октябрь 2020.
❒ АкТех Зверь ЗВ-60-3-L 6СТ-60L3У 12 В 60 А*ч 650 A (EN), гибрид Ca+, производится в городе Свирске Иркутской области. Дата производства — февраль 2021.
❒ Decus Hard 6СТ-60AH VL 12 В 60 А*ч 630 A (EN), Ca/Ca, производится Елабужским аккумуляторным заводом. Дата производства — март 2021.
❒ АКОМ Reactor 6СТ-62VL 12 В 62 А*ч 660 A (EN), Ca/Ca, производится аккумуляторным заводом имени Н.М. Игнатьева в городе Жигулёвске Самарской области. Дата производства — начало июля 2021.
Взвесим аккумуляторы и рассчитаем удельные паспортные характеристики на единицу массы. Как всегда, жёлтым маркером выделены низкие, индиго — высокие показатели среди шести испытуемых.
Сравнение удельных характеристик позволяет понять, какие технологии использованы в АКБ, каковы её особенности, и в каких условиях лучше применять данную модель.
По паспортным характеристикам, самая высокая удельная ёмкость и самый низкий удельный пусковой ток у аккумуляторов Тюмень Премиум и Space, они же самые лёгкие из шести представленных.
Высокий саморазряд проявили Titan Arctic и АкТех Зверь. Titan Arctic — вследствие того, что хранилась с момента производства полтора года. АкТех Зверь — единственная гибридная Ca/Sb из шести рассматриваемых.
Гибридным аккумуляторам свойственен значительно более высокий саморазряд, чем кальциевым Ca/Ca.Кроме двух упомянутых, измеренный тестером ток холодной прокрутки ниже паспортного только у Space, которая занимает второе место по возрасту среди испытуемых. Из таблицы хорошо видна корреляция ТХП с саморазрядом при хранении. Разумеется, мы повторим тест после заряда.
Все участники теста имеют отворачиваемые пробки для доступа к электролиту. Измерим рефрактометром плотность электролита — меру концентрации серной кислоты, а стало быть, согласно уравнению реакции Гладстона-Трайба, степень заряженности свинцово-кислотной электрохимической ячейки.
- Тюмень Premium 6СТ-60LA — 1.27 г/см³
- Tubor Titan Arctic 62.1VL — 1.22 г/см³
- Space 6СТ-60VLA — 1.26 г/см³
- АкТех Зверь ЗВ-60-3-L 6СТ-60L3У — 1.22 г/см³
- Decus Hard 6СТ-60AH VL — 1.25 г/см³
- АКОМ Reactor 6СТ-62VL — 1.26 г/см³
Как видим и по плотности, и по показаниям тестера, все шесть АКБ недозаряжены, а две из них сильно разряжены. Причём гибрид АкТех Зверь за 5 месяцев успел саморазрядиться в той же степени, что Ca/Ca Titan Arctic за полтора года.
Сравним цвет перемычек сильно разряженного и сульфатированного Titan Arctic со свежим АКОМ Reactor. На свежей АКБ видно чередование серых положительных и белёсых отрицательных перемычек.
Все перемычки сульфатированной АКБ белёсые.
Не будет лишним напомнить, что перед установкой под капот автомобиля, новую аккумуляторную батарею необходимо полностью зарядить. И не только сильно разряженную, но и с плотностью электролита 1.27.
Потому что бортовая сеть автомобиля не заряжает аккумулятор на 100 процентов: для этого предназначен стационарный заряд. А неполная заряженность означает сульфатацию, расслоение электролита с риском его замерзания в зимнее время, всё более худшее восполнение заряда, затраченного на питание стартера при пуске двигателя, и постепенную деградацию АКБ. А затем гневные отзывы на форумах о её производителе.
Чтобы полностью зарядить (десульфатировать) свинцовый аккумулятор, необходимо преобразовать по всему объёму банок (ячеек) сульфаты свинца в заряженные активные массы — оксид свинца положительной и губчатый свинец отрицательной. Для этого процесса безоговорочно необходима вода из электролита, которая, «забирая у свинца сульфат-ион» (на самом деле, несколько сложнее, но суть такова), превращается в серную кислоту, чем и поднимается плотность.
Потому в участках активных масс, окружённых электролитом с недостатком воды, процесс заряда не идёт. Также для осуществления реакции Гладстона-Трайба в направлении заряда необходимо преодолеть термодинамическую ЭДС, которая тоже тем выше, чем выше концентрация кислоты.
При расслоении (стратификации) электролита, имеем избыток кислоты и недостаток воды внизу банок и в глубине активных масс. Чтобы устранить это расслоение, необходимо перемешивание уверенным газовыделением при стационарном заряде. Как показывает практика, перемешивание электролита в аккумуляторе при движении транспортного средства происходит, но недостаточно эффективно. И это перемешивание тряской не способствует полному заряду и десульфатации АКБ, так как происходит при напряжении бортовой сети, а не стационарного заряда.
Чтобы свести к минимуму необходимость следить за ходом заряда шести аккумуляторных батарей, воспользуемся зарядными устройствами Бережок-V1. Установим ограничение 18 вольт, и будем заряжать до тех пор, пока максимальное напряжение не перестанет расти в течение 10-15 часов.
Прошло 19 часов заряда. Максимальные напряжения, токи при них и количество электричества, сообщённые аккумуляторам, представлены в таблице. Напомним, что Бережок-V1 заряжает асимметричным током с паузами и автоматической регулировкой параметров в реальном времени. То есть, такой ток при таком напряжении подаётся не непрерывно, а в течение нескольких секунд, далее идут паузы, разрядные импульсы, подачи тока с другими параметрами.
По прошествии следующих 11 часов заряда наблюдаем такую картину.
У АКБ Тюмень Premium, Space и АкТех Зверь максимальное напряжение за 11 часов не выросло. Их заряд завершён, отключаем, переводя ЗУ в режим бездействия, а затем в буферное хранение в ручном режиме, чтобы скомпенсировать саморазряд. Низкое напряжение завершения заряда АкТех Зверь связано с тем, что он не кальциевый, а гибридный. Оставшиеся три аккумулятора продолжим заряжать.
Прошли ещё сутки заряда, за первую половину которых максимальное напряжение у всех трёх заряжаемых АКБ росло. Зато за вторую половину оно не изменилось, а у Titan Arctic снизилось на 0.1 вольта. Это значит, все шесть аккумуляторных батарей полностью заряжены.
Итак, трём АКБ, а именно,Titan Arctic 62.1VL, Decus Hard 6СТ-60AH VL, АКОМ Reactor 6СТ-62VL, потребовалось на сутки, то есть, почти вдвое больше времени для полного заряда. Отметим, что все три с индексом VL в маркировке, что означает очень малый расход воды при эксплуатации.
Аккумулятор Space 6СТ-60VLA тоже с буквенным кодом VL, но зарядился быстрее, несмотря на почти годовалый возраст, так как произведён по технологии с менее плотной компоновкой пластин. Такие Ca/Ca аккумуляторы часто вызывают недоумение у специалистов, так как при заряде ведут себя подобно гибридным. Часть протокола исследования сплава решёток одной из таких спорных АКБ приведена ниже.
Из результатов следует, что АКБ действительно полностью кальциевая, причём сплав довольно модерновый, а «гибридные» параметры заряда обусловлены физической компоновкой пластин «классического», «малосурьмянистого» дизайна.
Пять Ca/Ca АКБ имели ток перемешивания электролита 1.5 — 2.0 ампера. Decus Hard дошёл до этого этапа лишь на вторые сутки заряда. Ток перемешивания гибридной АКБ АкТех Зверь составил 0.7 А.
Внимательный читатель заметит, что в предыдущем большом тесте 6 АКБ зарубежных брендов напряжения завершения заряда были выше, чем в данном тесте шести отечественных. Дело в том, что зарядные напряжения зависят не только от особенностей аккумулятора, но и от температуры.
Температура в лаборатории в ходе заряда иностранных АКБ составляла 22-27 градусов Цельсия, тогда как при описываемом заряде отечественных 30-34 градуса. Температура АКБ при заряде прибором Бережок V1 превышает окружающую всего лишь на 2.3 градуса Цельсия.
Критическая температура, при достижении которой необходимо прерывать процесс заряда свинцово-кислотного аккумулятора, равняется 45 градусам.Смущает малый электрический заряд в ампер*часах (1 А*ч = 3600 Кл), сообщённый полуторагодовалому аккумулятору Titan Arctic. Этот факт, вкупе с падением максимального напряжения в конце дозаряда, вызывает опасения в потере ёмкости вследствие сульфатации при долгом хранении. Дальнейшие тесты 20-часовой и резервной ёмкости покажут, подтвердятся эти подозрения или нет.
Отрицательная перемычка Titan Arctic как была серой, так и осталась, что и должно быть.
Зато положительная перемычка стала, как полагается, шоколадного цвета. Белёсый налёт — это остатки технологической бумаги, применяемой в производстве АКБ.
При перемешивании электролита газовыделением, хлопья этой бумаги поднимаются вызывают видимое помутнение электролита. Некоторые видеоблогеры выдают их за частички активных масс, будто бы, оторванные пузырями при «кипячении», и приводят в качестве доказательства мнимого вреда дозаряда с перенапряжением и перемешиванием электролита.
Данный бумажный налёт легко смывается струёй электролита из пипетки для отбора проб, так как не является ни сульфатом, ни активной массой.
Хронический перезаряд, например, под буферным напряжением в источнике бесперебойного питания, ведёт к наработке активных масс из материала решёток и тоководов. Положительные превращаются в «шоколадную крошку» оксида свинца, а отрицательные становятся губчатыми и покрываются наростами, приводящими к коротким замыканиям.
В частности, поэтому регуляторы бортовой сети транспортных средств настраивают на напряжения ниже необходимых для полного 100% заряда аккумуляторной батареи. Который должен производиться при её вводе в эксплуатацию, а также периодически, не реже, чем раз в несколько месяцев.
Вторая причина низкого напряжения бортовой сети — предотвращение потери воды, выделения пожаровзрывоопасного водорода и едкого аэрозоля серной кислоты в подкапотное пространство, а также прогрессирующего перегрева аккумулятора, в народе называемого «терморазгоном».
Итоги и выводы
После завершения заряда всех АКБ, двух суток под буферным напряжением и суток отстоя имеем следующие показания рефрактометра. Температура в Воронеже понизилась, в лаборатории на момент измерений 26.4 градуса.
- Тюмень Premium 6СТ-60LA — 1.30 г/см³ (перед зарядом было 1.27 г/см³).
- Tubor Titan Arctic 62.1VL — 1.30 г/см³ (было 1.22 г/см³).
- Space 6СТ-60VLA — 1.305 г/см³ (было 1.26 г/см³).
- АкТех Зверь ЗВ-60-3-L 6СТ-60L3У — 1.305 г/см³ (было 1.22 г/см³).
- Decus Hard 6СТ-60AH VL — 1.30 г/см³ (было 1.25 г/см³).
- АКОМ Reactor 6СТ-62VL — 1.30 г/см³ (было 1.26 г/см³).
Показания тестера Konnwei KW650 приведены в таблице. Все АКБ охарактеризованы прибором как хорошие.
Наименьший прирост пускового тока после зарядки проявили самые свежие АКБ Тюмень Premium и АКОМ Reactor. У них же самое высокое превышение фактических характеристик над паспортными и самый высокий удельный пусковой ток на единицу массы.
Наибольший прирост пускового тока после зарядки у самых саморазряженных в ходе хранения аккумуляторов — Tubor Titan Arctic, Space и АкТех Зверь. Однако все три не дотянули до паспортных значений ТХП: хранившийся более 8 месяцев Ca/Ca Space всего лишь на 0.7%, что можно списать на погрешность измерений, а полуторагодовалая Ca/Ca Titan Arctic более 11 процентов. Почти столько же потерял гибридный Зверь за полгода хранения.
Как видим из опыта, неспроста не рекомендуется приобретать аккумуляторные батареи, хранившиеся без подзаряда более полугода. Особенно гибридные и тем более устаревшие малосурьмянистые.
И просто необходим полный заряд аккумулятора при вводе в эксплуатацию, который даже в тяжёлых случаях смог восстановить почти половину потерянных характеристик. Урон, понесённый кальциевой АКБ Space за 8 месяцев хранения, восстановился благодаря стационарному выравнивающему заряду полностью.
Насколько характеристики восстановятся далее в ходе КТЦ, — контрольно-тренировочного цикла, увидим на следующем этапе испытаний.
Видео разбор:
Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.
Комментарии (27)
Artem_zin
25.08.2021 17:01Намучился недавно с автомобильными аккумуляторами, удивляет, что для такой критической части автомобиля связка генератор-аккумулятор не покрывает важные сценарии:
полной зярядки аккумулятора
зарядки аккумулятора с "нуля", вас могут прикурить, но генератор не сможет зарядить аккумулятор, заглушите — опять прикуривать
Для обоих кейсов нужны зарядные устройства, а хотелось бы как с литиоионными с BMS.
LiFePo4 стремительно дешевеют (см aliexpress) из-за спроса на системы с солнечными панелями, надеюсь, скоро будут и доступные автомобильные LiFePo4 с реально нормальной емкостью, низким саморазрядом и BMS, которая спасет от полного разряда и вытянет зарядку с "нуля".
AlekseiBorisov
25.08.2021 17:24Если поставить на свинцовый аккумулятор BMS, аналогичный литиевому, т.е. с защитой от переразряда, перезаряда, балансировкой по банкам итд, то такой аккумулятор будет вечным :)
Причём вечным в буквальном смысле - в свинцовом аккумулятро все электрохимические реакции обратимы.Artem_zin
25.08.2021 18:04+1Было бы очень круто.
Или зарядные устройства монтировать прямо в авто, недавно взял с али цифровое за $17, 8 ампер, компактное, с защитой от перегрева и пульсирующим режимом восстановления. В оффлайн магазинах до сих пор по $50+ продают металлические здоровенные дуры с аналоговыми приборами..
AlekseiBorisov
25.08.2021 18:39Свинцовый аккумулятор хорош тем, что он простой, надёжный и дешёвый. Обычно стоит меньше чем бак бензина.
Если ставить на него БМС, то сразу получается довольно дорого и ненадёжно, так как зарядные токи до 20-30А, а пусковые 200-300А. Это очень недешовые реле или ключи нужны.
Я когда-то придумывал много чего, и адаптивная зарядка была, и контроль сети итд. Но причины разряда в основном тривиальны - забыл выключить фары, и всё, к зиме акк уже труп. Ещё бывает постоишь в пробке с фарами, дворниками, печкой, музыкой итд, за пару часов можно высадить акк так что не заведёшь.
В результате у меня в бардачке четыре литиевые аккумулятра от ноутбука, смотанные изолентой , и с крокодилами на проводках. В крайнем случае можно подключить, и через пять минут есть две попытки завода.
allex
25.08.2021 19:28Ссылочку можно попросить?
Artem_zin
26.08.2021 15:41конечно, вот. я понимаю поинт предыдущего комментария, сам не измерял независимо правильно ли зарядное устройство пишет выдаваемые напряжение и ток, но оценивая по скорости заряда по сравнению с российскими зарядными устройствами что я пробовал — китайское на микроконтроллерах работает как надо, зарядил уже три разных аккумулятора.
quwy
25.08.2021 21:44недавно взял с али цифровое за $17
Дешевые зарядники с ALI сильно врут по току и напряжению. До 100% завышают показания тока. Напряжение обычно ниже отображаемого на экране на 0.2-0.4 В (на разьеме, после китайский алюминиевых проводов/крокодилов -- еще меньше).
Вообще нет в ценовом диапазоне до $50 ничего, что стоило бы серьезно использовать. Что умеют зарядки за $90+ я не знаю, но, боюсь, что тоже не ахти.
Не доросли китайцы еще до уровня отечественных полукустарных аппаратов, за которые сегодня ломят от $200, хотя ничего, что стоило бы даже сотку, в них нет и близко.
TinyElectronicFriends Автор
26.08.2021 13:24Аналогичный литиевому не выполнит свою функцию. У разных литиевых аккумуляторов и у свинцовых разная физика и химия. Нужны специальные алгоритмы заряда.
AlekseiBorisov
26.08.2021 13:31+1Ну, там нужен просто балансир и ограничитель заряда-разряда. Всё, такой аккумулятор становится практически вечным.
Потому что основная проблема - это сульфатация пластин после глубокого разряда, и замыкание одной банки вследствие этой самой сульфатации (причём на пяти банках аккумулятор спокойно ездит всё лето, но перезаряжается, выкипает и к зиме дохнет.)
Всякие хитрые импульсные режимы заряда - это от лукавого, это имитация балансира, при таких режимах заряженые банки закипеть не успевают, а отстающие заряжаются.
kAIST
25.08.2021 18:56+2А что не так с зарядкой "с нуля"?
Были случаи, когда на прошлой машине высаживал аккумулятор до состояния ЦЗ не работает. "Прикурил" от бустера, потом он уже нормально заряжался от генератора.
Artem_zin
26.08.2021 15:43мое понимание — если плотность электролита падает ниже 1.22, то большинство генераторов не смогут зарядить тк напряжение надо выше 14В, а генератор обычно около 14 выдает
могу быть неправ, но мой опыт высаживания и последующей зарядки/эксплуатации такой
TinyElectronicFriends Автор
26.08.2021 23:19Именно так и есть. Потому поплавки глазков-ареометров во многих АКБ настроены так, что глазок чернеет, если плотность ниже 12.3, то есть, стационарный заряд срочно необходим.
NickyX3
30.08.2021 12:37Ну не скажу за все авто, а Хонда на уровне "схемы управления нагрузкой" с начала 2000-х умеет "бустить" напругу на зарядку.
P.S> Прочитал внимательно. Honda's Dual-Mode Charging System. Все рулится "мозгами" ECM по информации с ELD и других датчиков (например расчетный запрошенный крутящий момент в АКПП)
При совпадении следующих условий используется Low Output Mode (12.5-12.7 вольт)
1. Нагрузка на электросистему менее 15А
2. Скорость авто от 10 до 45 миль в час или он стоит
3. Обороты ДВС менее 3000rpm
4. Температура ОЖ более 75°С
5. Температура воздуха на впуске более 20°С
При несовпадении ЛЮБОГО из этих условий используется High Output Mode с напряжением от 14.4 до 14.9 вольт. Так же этот режим включается даже если выполнены все условия для Low, но повышена механическая нагрузка (например включен кондиционер).
TinyElectronicFriends Автор
26.08.2021 13:26+1Свинец безопаснее. Взрыв свинцового аккумулятора, (крайне редкий), - это всего лишь выстрел пробки и выброс некоторого количества едкой кислоты и токсичных соединений свинца в радиусе порядка метра.
Возгорание литиевого аккумулятора - это взрыв вещества, вступающего в экзотермические реакции буквально со всем, всё прожигающего и поджигающего. И стоимость литиевых батарей и их BMS выше, и литий труднее доступен для добычи и выработки, и экологическая нагрузка от лития больше, чем от свинца.
Tomasina
30.08.2021 22:424 года назад ставил на минивен мотоциклетный 14-вольтовый LiFePO4 (автомобильный не потянул по финансам). Изумительная штука, заводится в момент, зимой проблем вообще не было. По размерам как 4 пачки сигарет.
Inskin
26.08.2021 10:16+1А информацию по зарядкам для аккумуляторов, их алгоритмам работы, возможностям и прочему, а главное - по алгоритмам "правильного" заряда-разряда аккумуляторов ещё не собирали? А то зима близко, надо позаряжать уже аккумуляторы нормально перед ней на всякий случай :) Особенно серия "Вымпел" интересует - вроде как самые рапространённые, у нас в Питере, по крайней мере. Но и про Кулон, и про Бережок-V1 тоже интересно подробней узнать.
TinyElectronicFriends Автор
26.08.2021 13:36+1Новые статьи в работе. У Виктора на канале немало видео про Кулоны, Бережок V1, Victron Energy Blue Smart и китайские Anjing с Али.
Если охарактеризовать кратко, то Бережок V1 - максимальная адаптивная автоматизация, Кулон-912 - удалённое управление по WiFi с возможностью запрограммировать многие (не все из желаемых) профилей заряда, Вымпел 55 тоже программируется, но без удалённого управления, Blue Smart - влагозащита IP65, Anjing - низкая цена.
В Петербурге производятся и Кулоны (Балсат), и Вымпелы (НПП Орион СПб), и силовая часть Бережка-V1 (аналогичная Вымпелу-57). Victron Energy - Индия, Anjing - Китай.
alexey52
28.08.2021 22:49Извините, но исследование и его результаты совершенно не информативны и не показательны. Просто какое-то описание ряда разрозненных экспериментов: посмотрели в банки, проверили тестером, измерили плотность. Подача результатов не информативна: то таблички с бело-серо-желтыми ячейками (что вообще означают эти цвета?), то список, то темный скан. В разделе "Итоги и выводы" никаких выводов нет, есть продолжение потока разнородных экспериментальных данных. А должно быть некое сводное количественное сравнение.
TinyElectronicFriends Автор
29.08.2021 10:41Это первая часть теста, и выводы здесь могут быть только промежуточными. Пока только факты и их интерпретация. Индиго - высокий показатель, жёлтый - низкий.
Tomasina
30.08.2021 22:44Только один из производителей не побоялся назвать модель кириллицей, остальные закос под иностранщину.
ganzmavag
Не понимаю этот момент. Но в таком случае же после первого пуска двигателя аккумулятор опять будет недозаряжен?
paulmann
Именно так.
Если аккумулятор долгое время хранился не полностью заряженным (сульфатация пластин начинается, при снижении напряжения батарею уже до 12,5В), то пластины могли частично сульфатироваться (покрытие пластин сульфатом) и заряд генератора не всегда способен произвести десульфатацию (очистку пластин от сульфата).
Не всегда генератор способен полностью зарядить аккумулятор, т.к. помимо аккумулятора, как потребителя тока в транспортном средстве, есть другие потребители тока (блоки управления, освещение, кондиционер и т.д.).
Короткие пробеги автомобиля «до магазина» и пробки также пагубно влияют на срок жизни/службы аккумулятора.
Поэтому в эксплуатации всегда находится не дозаряженный аккумулятор. Из-за этого наступает необратимая сульфатация, которая, может развиться до короткого замыкания и, как правило, в самый не подходящий момент привести к отказу АКБ. Эта ситуация так же применима к случаям «прикуривания» автомобиля зимой. После такой операции необходимо провести полный заряд аккумулятора зарядным устройством.
https://batteryservice.ru/resheniya/novyj-akkumulyator-nuzhno-zaryazhat/
Кстати, мы занимаемся производством профессиональных приборов для определения остаточной емкости АКБ и можем предоставить их автору, если он хочет получить реальную картину по качеству тестируемых АКБ: https://conbat.ru/
P.S. Автомобильные АКБ не используются в ЦОД. Там используются стационарные АКБ.
quwy
Современные автомобили так напичканы электроникой, что реализовать правильный заряд уже давно почти ничего не стоит. Эффекта памяти тоже нет, так что заряд по "стационарному" алгоритму можно сколько угодно раз прерывать и продолжать потом без всяких проблем.
Доколе?
TinyElectronicFriends Автор
Совершенно верно.
TinyElectronicFriends Автор
Будет. Но чем лучше осуществлён стационарный выравнивающий, десульфатирующий заряд, тем быстрее и глубже АКБ будет восполнять заряд от генератора, и тем медленнее будут прогрессировать недозаряд, сульфатация и расслоение электролита.
Периодический стационарный заряд автомобильному аккумулятору необходим.