Первый отечественный автомобильный AGM аккумулятор — AKOM ULTIMATUM. Большой безжалостный тест
Привет, Хабр! Умеют ли в нашей стране делать стартерные AGM акумуляторы? Что они собой представляют, какова их специфика, стоят ли они своих денег? Для каждого ли легкового автомобиля подходят? Нуждаются ли во вводе в эксплуатацию, или можно сразу ставить под капот?
Возьмём новую АКБ, приборы, приступим к испытаниям. Их будет много: целых девять контрольно-тренировочных циклов с 20-часовыми разрядами, а ещё недельный разряд включенными фарами!
AGM — аббревиатура от absorbent glass mat, абсорбирующие маты из стекловолокна. Именно такие сепараторы установлены между пластинами одноимённого аккумулятора, и жидкий электролит — раствор серной кислоты в дистиллированной воде — находится в этих стекломатах во впитанном состоянии, удерживаемый капиллярными силами.
Благодаря этому, электролит значительно меньше подвержен стратификации (расслоению), чем свободно плещущийся. Аккумуляторная батарея (АКБ) может работать в разных положениях, а не только днищем вниз. AGM сепараторы препятствуют разрушению и короткому замыканию пластин.
Если смешать содержимое пробирок, получится газ Брауна, он же гремучий газ, который так и останется смесью кислорода и водорода, пока его не подожгут или не подвергнут воздействию, например, платинового катализатора, который имеется в пробках-рекомбинаторах, они же рекуператоры водорода, применяемые на больших панцирных аккумуляторных банках. После сгорания, взрыва или медленного, безопасного каталитического окисления водорода, газ Брауна превращается в воду. При этом электрическая энергия, затраченная на разложение воды, выделяется в виде тепла.
Но кислород рекомбинировать проще, чем водород. Если выделяющийся на положительной пластине кислород попадёт на заряженную отрицательную активную массу (ОАМ), представляющую собой губчатый свинец, последний окислится до оксида свинца — заряженной положительной активной массы (ПАМ), которая, будучи короткозамкнутой на ОАМ, тут же разрядится до сульфата свинца, который при заряде снова превратится в губчатый металл.
Это и есть цикл рекомбинации кислорода, при котором электрическая энергия, затраченная на выделение кислорода, превращается в тепло. Водород из AGM аккумулятора, к сожалению, улетучивается, и вода всё же теряется при эксплуатации, но гораздо меньше, чем в аккумуляторах со свободно плещущимся электролитом. Чем меньше воды осталось в банке AGM АКБ, тем более активно работает кислородный цикл, и тем больше АКБ нагревается при заряде. Потому изношенные AGM аккумуляторы могут раздуваться, что наблюдали многие, имевшие дело с источниками бесперебойного питания (ИБП).
Большие и дорогие AGM и гелевые АКБ предусматривают возможность долива дистиллированной воды или слабого раствора электролита для продления срока эксплуатации и предотвращения так называемого «терморазгона», (применительно к свинцовым аккумуляторам это любительский термин, но он адекватно отражает положительную обратную связь, возникающую при разогреве в ходе заряда).
Аккумуляторы глубокого цикла комплектуются для долива разбавленным электролитом, а не водой, по причине того, что изготовитель не предусматривает десульфатации особыми режимами заряда, а предполагает возвращение батареи после долива на место — в ИБП, систему солнечной энергетики и т. д., где она будет заряжаться штатными профилями.
Не следует путать вышесказанное с сухозаряженными AGM, комплектуемыми сосудами с электролитом рабочей плотности (концентрации кислоты).
В каких случаях под капот автомобиля желательно устанавливать именно AGM аккумулятор?
Тогда, когда он испытывает значительную глубину циклирования, то есть, при наличии системы старт-стоп или мощных потребителей, таких, как лебёдки и электронагревательные приборы.
Существует более бюджетная альтернатива, занимающая в мире автомобильных аккумуляторов промежуточное положение между обычными и AGM АКБ. Это EFB — enhanced flooded battery — улучшенная наливная батарея. Электролит у неё жидкий свободно плещущийся, как в традиционной, но пластины повышенной толщины, как у AGM, и продвинутая плотная конструкция сепараторов, в том числе, из стекловолокна.
Сравним с TOPLA AGM Stop & Go в таком же корпусе L2, с такими же паспортными параметрами 60 А*ч EN 680 А.
Корпуса аккумуляторов очень похожи, вплоть до формы ручки для переноски, но Топла имеет пробки, АКОМ — нет. Значит, впоследствии долить дистиллированной воды неразрушающим способом не получится. Взвесим обе АКБ.
Неужели всё так плохо? — Не будем спешить с выводами. Топла заряжена, и уже прошла КТЦ — контрольно-тренировочные циклы. А АКОМ только что освободили от заводской упаковки.
Для начала, аккумулятор необходимо зарядить. Данный тест перед зарядом сделан не для антирекламы АКОМ, а для демонстрации необходимости заряда нового аккумулятора, в данном случае, стартерного AGM.
Заряжаем Кулоном-912. На заряд затрачено около 8 А*ч. Повторим тест.
Результаты улучшились, но пока не слишком радуют.
АКОМ просел под вилкой 200 А с 13.13 до 10.85 В.
Топла просела с 12.77 до 10.75.
Ставим на разряд по ГОСТ током 5% ёмкости 3 ампера до 10.5 В.
Ёмкость приятно удивила: 67.10 А*ч!
Посмотрим показания тестера на разряженной АКБ.
Зарядим, выдержим сутки и повторим тесты.
Проценты показывают соотношение паспортных и измеренных значений параметров. На первом КТЦ ёмкость АКОМ Ультиматум превысила паспортную на 11.8%, это прекрасно. А ток холодной прокрутки (ТХП) в стандарте EN ниже номинального на 1.2%. В принципе, 1.2% в пределах погрешности измерений, но от топовой АКБ хочется ожидать лучшего. Пока что характеристики АКБ более напоминает тяговую, нежели стартерную.
Создаётся впечатление, что у АКОМ больше активных масс, чем у Топлы, при меньшей массе свинца. Для экстремально низких температур можно порекомендовать Топлу, а не этот АКОМ. Зато его можно порекомендовать в качестве лодочного, для питания электромотора. Отметим, что розничная цена АКОМ Ultimatum более чем на четверть ниже, чем у Topla AGM.
Прирост показателей при первых КТЦ — явление нормальное и долженствующее быть. Но пусковой ток ниже паспортного у нового полностью заряженного аккумулятора свидетельствует о недоформованных пластинах. Полная формовка произойдёт в ходе серии КТЦ. 
Нагрузочная вилка показывает 10.95 В, что тоже улучшилось с предыдущих 10.85.
При втором разряде по ГОСТ АКБ отдала 67.12 А*ч. Это почти не отличается от предыдущих 67.10. Вспомним показания тестера после первого разряда.
Показатели улучшились. Заметим, что теперь тестер предписывает зарядить и проверить повторно, а в первый раз рекомендовал заменить АКБ, то есть, считал её непригодной для применения без возможности восстановления. (BATTERY UNSERVICEABLE, как отображают некоторые другие приборы, и что иногда неправильно переводят как «батарея необслуживаемая» или «не нуждающаяся в обслуживании», то есть, успешно восстановленная).
По таблице нужно отметить, что в первом КТЦ замер был произведён сразу после разряда, а во втором через 3 часа. Зарядим и протестируем.
Как видим, ёмкость не изменяется и превышает паспортную, а характеристики токоотдачи улучшаются, и после второго КТЦ достигли номинальных. Тем не менее, ТХП значительно ниже, чем у Топлы, хотя ёмкость значительно выше.
По итогам третьего контрольно-тренировочного цикла пусковой ток снова слегка упал чуть ниже паспортного, зато ёмкость ещё более возросла.
Четвёртый КТЦ по ГОСТ принёс прибавку и ёмкости 20-часового разряда, и токоотдающих характеристик.
Ёмкость при пятом КТЦ упала на 2%, что обуславливается отключением отопления в боксе. Температура снизилась примерно на 7 градусов Цельсия.
❒ Термодинамическая ЭДС и полезная ёмкость свинцово-кислотного аккумулятора растут с ростом температуры и снижаются с её падением. Токоотдача тоже слегка упала, сравнявшись с показателями третьего цикла.
Ёмкость шестого КТЦ упала ещё на один процент, и на 2% снизилось здоровье АКБ — показатель внутреннего сопротивления и токоотдачи.
Следующий разряд и последующий заряд произведём Кулоном-912, чтобы иметь возможность отслеживать процесс и управлять им удалённо. Эксперименты пришлось отложить, потому АКБ простояла 3 недели в режиме буферного хранения.
Ёмкость снова упала на 2%, а токоотдача на 1%.
В лаборатории +28 градусов Цельсия, ёмкость возросла до рекордных 69 ампер*часов, на целых 15 процентов выше паспортной. Итак, по данным, полученным в нашем большом тесте, мы видим следующее.
Промежуточные выводы
Во-первых, подопытная аккумуляторная батарея АКОМ ULTIMATUM 6СТ-60VRLA успешно прошла испытания разрядом током 5% ёмкости и показала достойные результаты: очень высокую фактическую и удельную ёмкость, ток холодной прокрутки в пределах допустимой нормы.
Однако, высокое внутреннее сопротивление потенциально может ввести в заблуждение умную автоматику, и запуск двигателя в условиях экстремально низких температур может оказаться неудовлетворительным. Ощутимой потери ёмкости за 8 циклов с глубоким разрядом не произошло, потому эту АКБ можно рекомендовать в качестве тяговой (лодочной, глубокого цикла).
Во-вторых, для достоверных тестов химических источников тока необходим учёт температуры или её стабилизация, а также уверенность в соблюдении адекватного профиля заряда, иначе можно принять прогрессирующий недозаряд за деградацию аккумулятора, как в этом эксперименте.
Это ещё не всё. Продолжим издеваться над многострадальным аккумулятором, разряжая его двумя 50-ваттными лампочками в течение недели без контроля напряжения и тока. (Именно потому в сводной таблице нет данных пускового тока после заряда, так как вместо него поставили разряжать дальше).
Не делайте так! Данная новая АКБ специально приобретена для жёстких испытаний, чтобы выяснить не только её нормальные эксплуатационные характеристики, но и запас стойкости и надёжности. А ещё, колбы автомобильных ламп сильно нагреваются. Применяя их в качестве нагрузочных резисторов, имейте это в виду.
Прошла неделя, аккумулятор посажен в ноль. Под нагрузкой мультиметр показывает 20.3 милливольта. Отключаем лампы.
После снятия нагрузки, НРЦ начинает расти.
Прошло 2 часа, на клеммах два вольта.
После заряда и недели в режиме буферного хранения произведём тест прибором Konnwei KW600 и внесём данные в таблицу. Чего и следовало ожидать, недельный разряд в ноль сказался на характеристиках АКБ не лучшим образом. Ставим на следующий разряд, и затем на заряд.
Итоги
Говоря о низком для AGM пусковом токе, напоследок стоит сравнить его с параметрами обычных стартерных АКБ стандартного сегмента в том же форм-факторе корпуса L2. На их фоне 640 из 680 ампер выглядят весьма выигрышно.
Хотя в сравнении с премиум-сегментом Тюмень (Лось) или Лада производства того же жигулёвского АКОМ по технологиям того же Эксайда, ULTIMATUM проигрывает по токоотдаче, а по ёмкости находится на том же уровне, если смотреть на фактические параметры новой полностью заряженной батареи.
Но под капотом, фактические характеристики наливных АКБ вследствие расслоения электролита упадут до уровня паспортных. Именно поэтому производители заявили более скромные параметры, чем у новой батареи после адекватного стационарного заряда.
И не будем забывать, что AGM рассчитаны на частое глубокое циклирование, обычные стартерные АКБ с жидким, свободно плещущимся электролитом — нет, а EFB занимают промежуточное положение. AGM — это не только ёмкость, но и устойчивость к большому числу глубоких разрядов, что прекрасно показало сегодняшнее исследование.
Задача аккумулятора — не побеждать в тестах, а долго, исправно и надёжно служить на своём рабочем месте. Потому при рассмотрении паспортных и фактических характеристик необходимо понимать, что и для чего анализируем. И уже на основании этого принимать осознанное решение о приобретении той или иной модели химического источника тока.
Подробности испытаний TOPLA AGM Stop & Go будут в одной из следующих публикаций.
Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.
Что такое и как работает аккумулятор с технологией AGM?
Вместе с развитием автомобилестроения развиваются и технологии в производстве аккумуляторных батарей. Современные автомобили оснащаются большим количеством электроники: бортовые компьютеры, системы освещения, электроприводы, система Старт-Стоп и многое другое. Обычным жидкостным АКБ тяжело справляться с таким количеством потребителей. На помощь приходит новый аккумулятор AGM, который имеет улучшенные показатели и характеристики.
История возникновения
AGM – это аббревиатура, которая расшифровывается как Absorbed Glass Mat, что дословно в переводе с английского означает «абсорбированные стеклянные пластины» или «абсорбированное стекловолокно». Это значит, что внутри нет жидкого электролита, а вместо него находится пропитанное стекловолокно. Технология была запатентована в 1980 году. Но сама идея создания появилась гораздо раньше в послевоенные годы в Германии. Одному фотографу пришла мысль загустить электролит в аккумуляторе, чтобы он не проливался.
Как и многие другие инновации, AGM аккумуляторы сначала применялись на военных самолетах. Такие АКБ как нельзя лучше подходили для них, так как могли эксплуатироваться в любом положении. И по сей день они применяются на истребителях F16.
Американская компания Concorde выпустила первую AGM батарею для коммерческого использования в 90-х годах. По объективным причинам они не смогли полностью вытеснить с рынка жидкостные АКБ, которые имели преимущества, главным образом в цене. Но AGM батареи смогли найти свою нишу на рынке премиум-автомобилей, мотоциклов, солнечных батарей, кинотехнике и др.
Устройство AGM аккумуляторов
AGM батареи относятся к классу необслуживаемых. То есть, они имеют абсолютно герметичный корпус. Внутри корпуса находятся положительные и отрицательные пластины из свинца. Применяется только высокоочищенный свинец. Между пластинами расположены вкладки из стекловолокна. Они играют роль сепараторов или разделителей. Это пористый диэлектрический материал с нейтральными свойствами, который на 95% пропитан электролитом. Он удерживается внутри. Также в стекловолокно добавлен алюминий, чтобы снизить внутреннее сопротивление. Это свойство позволяет очень быстро заряжать устройство и отдавать ток при необходимости.
Аккумулятор разделен на шесть отсеков или банок. На каждый из них приходится напряжение по 2В. Отсеки связаны металлическими контактами, которые выходят на клеммы. Пластины могут быть скручены в рулоны. Тогда они имеют форму цилиндров. Такой прием помогает повысить виброуствойчивость и прочность. Цилиндрические формы также имеют преимущество в отдаваемом токе. От 500 до 900 ампер против 200 А от обычных АКБ.
Способность быстро заряжаться и отдавать большой ток объясняется меньшей поляризацией или сопротивлением пластин. В АКБ с жидким электролитом на стенках свинцовых пластин скапливаются пузырьки газа, тем самым понижая площадь контакта с электролитом. В AGM батареях такой проблемы нет. Есть постоянный плотный контакт, что и обеспечивает высокую эффективность.
Также на корпусе имеются клапаны для отвода газов. Как видно, по устройству такие батареи отличаются от обычных только наличием стекловолоконных пластин и герметичной оболочкой.
Таким образом, стандартная AGM батарея состоит из:
Работа AGM аккумулятора
Принцип работы AGM батареи ничем не отличается от обычной АКБ. Ток вырабатывается в результате химической реакции между свинцом и электролитом, а точнее, между диоксидом свинца. Когда АКБ питает потребители, плотность электролита снижается. Получается сульфат свинца, который оседает на пластинах. Поэтому если разрядить полностью простую АКБ с жидким электролитом, она приходит в негодность. Будет невозможно запустить процесс сульфатации в обратном направлении. Слишком маленькая плотность электролита.
В AGM аккумуляторах все по-другому. Даже при глубоком разряде свинцовые пластины не осыпаются, так как электролит удерживается в порах стекловолокна. Такие устройства могут выдержать до двухсот полных разрядов и исправно работать. Процесс сульфатации происходит очень медленно, так как в пластинах низкий уровень электролита. При заряде выделяются газы: кислород и водород, которые удерживаются внутри. Газы получаются в результате разложения воды. Если превысить напряжение при заряде AGM батареи, то выделяется больше газов.
Корпус батареи герметичный, поэтому предусмотрены клапаны для отвода газов. Такая система называется VRLA (Valve-Regulated Lead-Acid – свинцово-кислотные с клапаном защиты). Клапаны могут быть отдельно для каждого отсека или один общий.
Чувствительность к перезаряду – одна из главных проблем аккумуляторов, произведенных по технологии AGM.
Особенности эксплуатации
Чтобы батарея прослужила долго, нужно соблюдать некоторые обязательные правила хранения, эксплуатации и зарядки устройства. При коротком замыкании или повышенном напряжении батарея может выйти из строя, поэтому такие АКБ чаще используют на премиальных автомобилях с функцией Старт-Стоп и хорошей защитой от скачков напряжения.
Эксплуатировать и хранить АКБ можно практически в любом положении. На хранении АКБ нужно периодически проверять и заряжать при необходимости. Следить за состоянием клемм, чистить их от влаги и пыли, так как это повышает саморазряд. AGM аккумуляторы могут храниться долгое время без большой потери емкости. За один год они теряют в среднем всего 15-20% заряда. Это при условии хранения при температуре 5-15°C.
Аккумулятор AGM хорошо переносит минусовые температуры в зимнее время. Но сильные морозы также противопоказаны и снижают производительность.
Особенности зарядки AGM аккумуляторов
Не стоит пренебрегать правилами зарядки AGM батарей. На корпусе обычно есть указания с минимальным и максимальным напряжением при зарядке. Даже небольшое превышение может привести к необратимым последствиям для устройства. Поэтому лучше пользоваться специальным зарядным устройством с возможностью регулировки напряжения. Float Charger (плавающая зарядка) подает ток порционно. Зарядка происходит стабилизированным током в четверть от номинальной емкости при температуре 35°С. Например, емкость 80 А/час, ток при зарядке 20 А. При достижении заряда в 2,45 В на каждый отсек ток стабилизируется и постепенно снижается. Устройство не допускает перезаряд, это также важно. Если не соблюдать все эти тонкости, то батарея может значительно потерять в емкости и выйти из строя.
Преимущества и недостатки
Несмотря на все нюансы в эксплуатации, AGM батареи имеют немало плюсов. Среди них:
К главным недостаткам относятся:
Как видно, минусов не так много, но именно они мешают широкому распространению AGM аккумуляторов. Но в определенных областях, таких как обслуживание большегрузных автомобилей, автономных модулей, станций, накопление энергии солнечных батарей, такие устройства просто незаменимы. Благодаря своим значительным преимуществам в будущем AGM вытеснят обычные батареи во всех сферах.
Какой аккумулятор лучше приобрести: гелевый, EFB или AGM? Мифы и реальность…
После выхода нескольких наших публикаций, рассказывающих о модификациях современных стартерных батарей, среди отдельных пользователей завязалась дискуссия по поводу применения в автомобилях так называемых гелевых аккумуляторных батарей (АКБ), а также EFB-аккумуляторов. Были вопросы и к нам по части применимости данных источников питания.
Чтобы у пользователей было более-менее правильное понимание того, о чем идет речь, предлагаем немного технической информации. Начнем с того, что за последние годы в соответствии с производственными программами автопроизводителей на рынке значительно выросла доля автомобилей, оснащенных системой «Старт/Стоп». Будучи активированной, эта функция каждый раз глушит двигатель при торможении на светофорах или коротких остановках при движении в пробках, а затем запускает его — при отпускании педали тормоза.
Важный момент – вся электроника, включая климат-контроль и аудиосистему, при заглушенном моторе продолжает работать, питаясь от бортового источника питания. Очевидно, что для машин, работающих по алгоритму системы «Старт/Стоп», требуется не традиционный, а специальный аккумулятор. Такой АКБ должен не только выдерживать многократные циклы разрядки-зарядки, но и сочетать в себе свойства стартерной батареи, моментально отдающей большой ток при пуске, и тяговой, которая не боится длительного разряда.
Всем этим требованиям как раз и отвечают аккумуляторы, изготовленные по технологии AGM. Показательный пример — аккумуляторы Topla Тор AGM Stop&Go. Важная особенность – в AGM-батареях электролит НЕ ЖИДКИЙ — он находится в адсорбированном состоянии в особых стекловолоконных матах, облегающих пластины. Кстати, отсюда и идет название технологии AGM (Absorbent Glass Mat). Блоки пластин в таких АКБ плотно прижаты друг к другу, что помогает гораздо лучше удерживать активную массу на их решетках, чем в обычных стартерных батареях.
Если говорить об эксплуатационных показателях, то такие источники питания обеспечивают в три раза больше циклов разряда-заряда, а их пусковая мощность процентов на 30 выше, чем у традиционных батарей. Не боятся они и механического повреждения (например, при ДТП), поэтому волноваться о вылившемся электролите уже не придется. Как, впрочем, и о дальнейшей жизнеспособности такого АКБ – даже будучи поврежденным, он все равно будет работать (пример живучести батареи Topla Тор AGM Stop&Go можно увидеть на ролике ниже). Но и цена здесь соответствующая – в среднем AGM-аккумулятор почти вдвое дороже обычного.
.
Впрочем, для автомобилей, оснащенных системой «Старт/Стоп», выпускаются и более дешевые модификации АКБ, изготавливаемых по технологии EFB (Enhanced Flooded Battery). Пример — аккумуляторы Topla Тор EFB Stop&Go. У них свои особенности — в таких источниках питания используют привычный жидкий электролит, однако свинцовые пластины сделаны более толстыми, чем у обычных аккумуляторов. При этом положительные пластины подвергаются так называемому волоконному пакетированию (технология MFW-флис), что предотвращает осыпание активного вещества. Все отмеченные особенности обеспечивают EFB-аккумуляторам вдвое большее количество циклов разряда-заряда без потери функциональности. Самое важное, что Topla Тор EFB Stop&Go практически не теряют емкости после глубоких разрядов, а заряжаются намного быстрее обычных стартерных батарей. Если говорить о стоимости, то она в среднем на 30-40% выше, чем у обычных АКБ.
Возвращаясь к AGM-батареям, отмети, что многие автолюбители часто допускают ошибку, связывая этот термин с таким ходовым понятием, как «гелевые» аккумуляторы. Поясняем: гелевые батареи НЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ в массовых автомобилях в качестве стартерных источников бортового питания! В подавляющем большинстве гелевые АКБ, у которых электролит находится в желеобразном состоянии, применяются лишь как ТЯГОВЫЕ батареи. Правда, не все об этом знают, а некоторые и вовсе знать не хотят. Кстати, нам не раз приходилось наблюдать, как продавцы отдельных торговых точек, дабы не разубеждать «умных» покупателей, специально заменяют на магазинных ценниках аббревиатуру AGM словом «гелевый». Типа, раз народ так считает, зачем ему навязывать иное мнение? Главное, чтобы клиент был уверен в своей правоте и оставался доволен покупкой.
Напоследок пару слов о применимости AGM- или EFB-батарей на обычных (то есть НЕ «старт-стопных») автомобилях. Если вы желаете приобрести такой АКБ для замены штатного, нет проблем — это дело личных предпочтений и размеров вашего кошельке.
В то же время, учитывая, что, например, AGM-батарея обладает большим запасом надежности и прочности, есть смысл покупать ее тогда, когда бортсеть машины явно «перегружена» дополнительной электроникой, вроде многокомпонентной аудио- или видеосистемы, или иной аппаратуры, скажем, компрессоров. В таких ситуациях AGM-аккумулятор будет просто незаменим.
В завершение этого выпуска еще раз напоминаем читателям о правилах комментирования. Прежде, чем оставить свой комментарий, мы настоятельно рекомендуем просмотреть те требования, которые нужно соблюдать при размещении отзывов в записях и выпусках нашего блога. ИГНОРИРОВАНИЕ этих требований однозначно приведет к УДАЛЕНИЮ комментария, а в отдельных случаях – занесению его автора в черный список. Надеемся, что таких прецедентов не будет!