Привет, Хабр! Что означает надпись 100 min на стартерной аккумуляторной батарее (АКБ)? Минимум 100 ампер реального пускового тока, 100 дней срока службы, или, может быть, 100 мин в значении неприятных скрытых особенностей, которые проявятся в процессе эксплуатации?
К счастью, это число означает всё-таки резервную ёмкость, — время, в течение которого аккумулятор сможет питать бортовую сеть при отказе генератора, тем самым, позволит куда-то доехать, вместо того, чтобы встать и ждать эвакуатора. Для практики эксплуатации автомобиля этот параметр гораздо более значим, чем ёмкость 20-часового разряда тремя амперами, которых не хватит ни на зажигание, ни на световые приборы, особенно необходимые для безопасности ночью и при слабой видимости. Но насколько заявленные 100 минут соответствует действительности? — Проверим на опыте!
Испытания шести кальциевых АКБ в корпусе L2: ❒ Topla Energy, ❒ Banner Power Bull, ❒ Ista 7 series, ❒ Mutlu SFB, ❒ Exide Excell ❒ и Varta Стандарт продолжаются.
В первой части теста мы исследовали ёмкость 20-часового разряда по ГОСТ, в итоге получили такую таблицу.
Также важнейшей характеристикой стартерного аккумулятора является, конечно же, ток холодной прокрутки — ТХП, который в России нормируется по международному стандарту EN.
После первого видео все аккумуляторные батареи были поставлены в режим хранения при напряжении 13.1 В, чтобы исключить саморазряд.
Взвесим аккумуляторы:
- Topla Energy E60H 60 А*ч EN 600 А, производство 5 неделя 2021, 14.4 кг,
- Banner Power Bull 62 A*ч EN 550 А, 17 неделя 2021, 15.2 кг,
- Ista 7 series 6СТ-60А2 60 А*ч EN 600 А, 14 неделя 2021, 14.2 кг,
- Mutlu SFB 60 60 А*ч EN 540 А, 25 марта 2021, 15.0 кг,
- Exide Excell EB620 62 A*ч EN 540 А, март 2021, 14.0 кг,
- Varta Стандарт L2-2 60 А*ч EN 520 A, март 2021, 15.2 кг.
Протестируем каждую АКБ нагрузочной вилкой 200 ампер Автоэлектрика Н-2001.
Просадка под нагрузочной вилкой снизилась по сравнению с прошлым разом только у АКБ Topla Energy E60H.
Испытаем аккумуляторы тестером Konnwei KW650.
Все аккумуляторы показали хорошие результаты. Показатель состояния здоровья SoH (state of health) ниже 100% только у Topla Energy E60H. При этом характеристики ТХП у этой АКБ поднялись в сравнении с предыдущим тестом и по вилке, и по тестеру, что может свидетельствовать о завершении формовки активных масс (АМ) в ходе контрольно-тренировочных циклов (КТЦ), либо о том, что батарея испытала саморазряд и сульфатацию при хранении. У этого аккумулятора как раз самый большой возраст по штампу даты выпуска.
Как видим, температура, срок хранения, долив дистиллированной воды, профиль заряда действительно влияют на параметры АКБ, и это влияние наглядно видно по показаниям приборов, — цифровых экспресс-тестеров, нагрузочных вилок, ареометров и рефрактометров, электронных нагрузок. Реальный эксперимент и сравнительный анализ его результатов подтверждают теоретические положения и опровергают мифы.
По этой таблице можно сделать несколько интересных выводов:
- Аккумуляторы с наибольшим превышением измеренного тестером пускового тока над номинальным, (они же самые тяжёлые, наряду с Баннером,) — Mutlu SFB 60 и Varta Стандарт L2-2, — проявили тенденцию к снижению этого показателя. Это может означать, что производителем предусмотрен запас на деградацию АКБ в ходе эксплуатации. Так ли это, увидим далее.
- Аккумуляторы с меньшей массой, (то есть, тонкими решётками), — Exide Excell EB620, Ista 7 series 6СТ-60А2 и Topla Energy E60H, — тяготеют к повышению тока холодной прокрутки по тестеру.
Приступаем к проверке резервной ёмкости. Ток разряда при таком испытании равен 25 ампер, напряжение окончания разряда 10.5 вольт под нагрузкой.
Чтобы преобразовать в тепло столь значительную мощность, воспользуемся модульной электронной нагрузкой Atorch DL24M. Каждый из четырёх разрядных модулей имеет мощность 150 Вт.
Нагрузка подключается по Bluetooth к смартфону или ПК. Управлять работой и наблюдать за результатами можно с помощью приложения.
Также имеется подключаемый шлейфом модуль дисплея с кнопками для управления, которым мы и воспользуемся.
С телефона можно наблюдать и за показаниями мультиметра с токоизмерительными клещами постоянного тока HoldPeak HP-570C-APP, тоже снабжённого Bluetooth и приложением.
Между мультиметром и нагрузкой наблюдаем разницу показаний в 30 милливольт. Запускаем разряд.
На электронной нагрузке установлено 25 ампер, клещи постоянного тока показывают 24.6. Температура в помещении 27.2 градуса Цельсия. При 20-часовых разрядах она также была в пределах 26-27 градусов.
Произвели разряды всех шести АКБ, ставим их на заряд. Смотрим таблицу результатов.
▍ Наихудший результат разряда током 25 ампер показала Ista 7 series 6СТ-60А2. Тем не менее, она справилась, выдав ровно положенные 100 минут.
▍ Победил опять Banner Power Bull, самый тяжёлый и дорогой из шести. Он выдержал 125 минут, что на четверть превосходит норму. Причём по удельной резервной ёмкости в ампер*часах на килограмм он также держит первенство.
АКБ полностью зарядились, простояли три дня под буферным напряжением 13.1 вольта, далее последовали двое суток отстоя. Снимем показания тестера.
В сравнении с предыдущей серией замеров, ток холодной прокрутки всех аккумуляторов, кроме Ista 7 series 6СТ-60А2, немного вырос, а у Exide Excell EB620 не изменился. Ista продолжает лидировать по удельному пусковому току и напряжению разомкнутой цепи.
У тяжёлых Mutlu SFB 60 и Varta Стандарт L2-2 пусковой ток, упавший в предыдущем замере, в этот раз возрос наиболее значительно из всех шести. Причём падение было менее одного процента, прирост — более чем на 1%. В целом, характеристики токоотдачи всех испытуемых аккумуляторов стабильны. И прибор Konnwei в очередной раз продемонстрировал повторяемость показаний.
▍ Выводы
Смотрим итоговую сводную таблицу. Жёлтым отмечены низкие показатели, индиго — высокие.
У относительно лёгкой Topla Energy E60H, ни ёмкость 20-часового разряда, ни ток холодной прокрутки не дотягивают до значений, заявленных в паспорте. Удельная 20-часовая ёмкость также низка, зато высоки удельные ТХП и резервная ёмкость. Само значение резервной ёмкости посередине итоговой таблицы, и на 14% превышает номинал.
А у самого лёгкого из шести Exide Excell EB620 всё наоборот. Второе место по фактической и первое по удельной ёмкости 20-часового разряда, а по резервной второе место с конца. Ток холодной прокрутки превышает паспортный менее чем на 1%.
Отметим, что на наклейке Exide Excell EB620 находится надпись, что эта АКБ не предназначена для применения в автомобилях с системой «Старт-стоп». (Как впрочем, и все традиционные стартерные АКБ, не являющиеся AGM, EFB или приближенными к EFB по устойчивости к долговременному PSoC, — partial state of charge, состоянию частичной заряженности, и повышенной глубине повседневного циклирования).
▍ Абсолютный чемпион по всем показателям, кроме удельного пускового тока, как уже отмечалось, Banner Power Bull, масса и цена которого также превышают остальные пять АКБ.
Ista 7 series 6СТ-60А2 подтвердила свой проигрыш во всём, кроме пусковых характеристик и низкой цены. Она явно предназначена для старых автомобилей с малым числом потребителей электроэнергии и при этом высоким током, требуемым безредукторным стартером. Все результаты испытаний свидетельствуют о тонких пластинах, потому надёжность и долговечность этого аккумулятора вряд ли будут высокими.
Прекрасные параметры по всем тестам при невысокой цене у Mutlu SFB 60. Цена Varta Стандарт L2-2 ещё ниже, при этом показатель резервной ёмкости на втором месте после Баннера. Эти аккумуляторы можно особенно рекомендовать к приобретению.
- Высокий пусковой ток при низкой ёмкости и наоборот — это понятно: разное соотношение количества активных масс и их рабочей площади. У Баннера самые толстые пластины, у Исты самые тонкие. Но почему соотношение ёмкости разряда тремя амперами, то есть, током 5% ёмкости, и 25 амперами, т.е. 42%, разное для разных АКБ?
- Дело в том, что на количество электричества, измеряемое в кулонах и ампер*часах, (1 А*ч = 3600 Кл), отдаваемое полностью заряженным аккумулятором до касания под нагрузкой 10.5 вольт, влияет не только падение напряжения на внутреннем сопротивлении и количество могущих участвовать в реакции Гладстона-Трайба веществ, но и доступность этих веществ в зоне токообразующей реакции, а также электродвижущая сила поляризации, которая при разряде вычитается из ЭДС свинцово-кислотной электрохимической ячейки.
- А на поляризацию, её кинетику, поступление кислоты к активным массам и отток от них воды при разряде влияют технологические особенности аккумулятора, определяющие его физико-химические свойства. Материал и структура сепараторов, добавки в несуще-токоведущий сплав и активные массы, возможные присадки в электролит, общее количество в нём кислоты и воды, и, конечно же, конструкция пластин и плотность их упаковки, — всё это влияет на ёмкость, токоотдачу и кинетику процессов.
- Чем лучше конструкция аккумулятора «успевает» за скоростью реакции 25 кулон в секунду, т.е. 25 ампер, (зная формулу Гладстона-Трайба, при желании можно пересчитать в количество вещества в молях), и чем ниже внутреннее сопротивление и ЭДС поляризации, тем выше будет полезная отдаваемая резервная ёмкость. И для 20-часового разряда 60 А*ч АКБ то же самое, только «поспевать» надо за всего-навсего тремя кулонами в секунду, что почти на порядок ниже.
- Для повышения «тяговых» свойств, — способности отдавать достойную ёмкость при разряде значительным током в течение времени порядка двух часов, — которые требуются от современных стартерных батарей, и выражаются в резервной ёмкости, производители применяют технологии и особенности, присущие тяговым АКБ. К таковым относятся толстые пластины Баннера, стекломаты в EFB, кремнезёмные, асбестовые и углеродные, в том числе, графеновые добавки в активные массы, повышенная плотность заливаемого электролита. Разные производители используют разные комбинации технологических решений, отсюда многообразие характеристик АКБ, проявляющихся в тестах и эксплуатации.
Следующий большой тест шести отечественных АКБ в том же корпусе L2 уже стартовал, далее планируются испытания «азиатских» аккумуляторов.
Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.
