Электричество. Сдвоенный АКБ. Зарядка АКБ
Среди автомобилей для путешествий очень популярным решением является установка двух аккумуляторных батарей (АКБ) на автомобиль. При этом ко второй, дополнительной, батарее подключаются вспомогательные потребители, которыми пользуются на стоянке: инверторы, холодильники, освещение, ноутбуки, телевизоры и т.п. При этом основная батарея отключается от бортовой сети на время стоянки и используется только для стартера. Во время движения батареи подключаются параллельно или через всевозможные устройства развязки. Во время движения, дополнительная АКБ должна заряжаться от генератора автомобиля. Хочу поделиться своим опытом, из которого следует, что такое решение не оптимальное. Все дело заключается в том, что генератор автомобиля не сможет зарядить сильно разряженную батарею до полной емкости. После первой же серьезной разрядки, АКБ всегда будет полупустая, несмотря на то, сколь долго она находится подключенной к генератору. Предполагаю, что использование АКБ в режиме постоянного значительного недозаряда и последующая работа в режимах близких к полной разрядке, будет приводить к её быстрой деградации.
Понимаю, что большинство может написать, что они используют такую схему и у них все работает. Возможно, но хотелось бы узнать в этом случае, какими средствами измеряется емкость батареи и с чем она сравнивается? Лично я измерял количеством пройденных километров на лодочном электромоторе, а за отправную точку брал зарядку дома от сети 220В. Конечно, это не лабораторные испытания: волны и ветер создают значительное изменение условий, но чаще всего маршруты были циклические и если часть маршрута против ветра, то вторая часть по ветру. С лодочным мотором я использовал несколько разных аккумуляторов. И специальный тяговый, предназначенный для электромоторов, и обычные стартерные автомобильные.
Суть моего личного опыта сводится к тому, что автомобильный генератор не может зарядить сильно разряженный АКБ до конца. Он его подзаряжает, но только чуть-чуть, в лучшем случае до половины емкости (здесь и далее имеется в виду эффективная емкость АКБ*). Для зарядки разряженного аккумулятора в полевых условиях пробовали подключать его как параллельно, так и вместо основного аккумулятора автомобиля, пробовали заряжать как на холостых, так и целый день катаясь с ним в движении. Автомобили кстати тоже менялись. Итог был один: если АКБ был сильно разряжен, то после его зарядки от автомобиля, следующий пробег сокращался минимум вдвое, по сравнению с тем, когда АКБ был заряжен дома при помощи зарядного устройства от сети 220В.
Кроме всего прочего, как мне кажется, зарядка от автомобильного генератора вообще не полезна сильно разряженным аккумуляторам. При подключении на зарядку, АКБ в первой части заряжается очень сильными токами, порядка 25-30 ампер – и это вряд ли продлевает им жизнь!
Теперь о том, чем я пользуюсь. Для зарядки в домашних условиях у меня появилось многоступенчатое зарядное устройство Ctek. Его максимальный ток заряда всего 5А. И со временем я заметил, что после некоторых циклов его использования, пробег увеличился даже по сравнению со старым зарядным устройством, которое имело максимальный ток заряда 15А. Обычно я выставлял зарядный ток около 8А, что составляло 10% от емкости аккумуляторов, как сказано в инструкции к З/У. Сказывается малый ток заряда или многоступенчатость – не знаю, но скорее и то, и другое. Для зарядки от автомобиля в походных условиях было приобретено зарядное устройство Беркут (SmartPower SP-Car), предназначенное для зарядки АКБ от автомобильного прикуривателя. Результат работы этой схемы – до 80% пробега от зарядки Ситеком: не сильно лучше, чем генератором с трехрежимным реле-регулятором. Но здесь все происходит в автоматическом режиме и не надо следить за током зарядки, а главное что нет запредельных зарядных токов, максимальный — 7А (По паспорту). Конечно, оно подходит только для зарядки АКБ во время ходового дня, т.е. когда автомобиль все время в движении – не будешь же весь день тарахтеть двигателем в лагере. Но надо отдать должное, даже в этом случае, на холостом ходу, он должен зарядить АКБ до своего максимума, ведь напряжение на выходе не зависит от напряжения питания.
Подробно об установке второго аккумулятора в машину
Практически каждый владелец автомобиля знает, какое большое значение имеет аккумулятор в автомобильной системе. Его основное назначение – подача электрической энергии, которая необходима для пуска двигателя. При движении машины выработку энергии обеспечивает генератор, подзаряжая при этом и аккумулятор. Но вот при заглушённом двигателе или на «холостом» ходу энергетический запас АКБ не восполняется, а лишь расходуется на питание потребителей. И таких потребителей в современных машинах становится всё больше. Отсюда и растущий интерес к установке дополнительного автомобильного аккумулятора. Это позволит без проблем завести автомобиль, если до этого вы смотрели телевизор в машине, работали на ноутбуке, пользовались лебёдкой и т. п.
В каких случаях требуется второй аккумулятор
Среди тех, кому потребуется установка второй аккумуляторной батареи сразу можно выделить внедорожники с электрическими лебёдками. Все чаще в машинах можно встретить дополнительное электрическое оборудование: холодильник, обогреватель, ноутбук, DVD проигрыватели, микроволновую печку и даже кофеварку. Кроме того, на многострадальную батарею вешают противоугонные системы, сигнализации, радиоканалы. А мощная звуковая система в машине – это тема для отдельного разговора.
Как же прикинуть, а нужен ли вам дополнительный автомобильный аккумулятор? Рассмотрим ситуацию на примере среднестатистического автомобиля с батареей ёмкостью 60–65 Ah. Ориентировочная мощность такого аккумулятора составляет около 4 кВт. При этом штатные потребители энергии в машине имеют мощность около 2 кВт.
Таким образом, если вы устанавливаете в машину дополнительные устройства, которые в сумме будут иметь мощность более 2 кВт, вам стоит задуматься об установке второй АКБ. Потребляемую мощность устройств можете прикинуть по их паспортным данным.
Способы подключения второго аккумулятора
А предлагают ли нам что-нибудь сами производители автомобилей? Не так много. Дополнительную аккумуляторную батарею можно встретить на специальных машинах, например, инкассаторских. Там он выполняет функцию резервного для обеспечения блокировки и защиты автомобиля. Также можно привести пример Форд Транзит. В этой машине производитель ставит 2 аккумулятора и мощный генератор для зарядки их обоих. Но это можно отнести к разряду исключений. Если вам потребуется установка дополнительного аккумулятора в машину, то готовых решений нет. Но есть варианты с использованием оборудования сторонних производителей. Об этих методах мы поговорим ниже.
В качестве общих пожеланий по установке второй АКБ можно отметить следующие:
Параллельное подключение второго аккумулятора
Этот способ кажется наиболее очевидным и простым. Соединяются плюсовые и минусовые клеммы, и можно спокойно пользоваться. Но здесь есть определённые сложности и ограничения.
Основная проблема здесь заключается в том, что все автомобильное оборудование и дополнительные потребители подключены к штатному аккумулятору. При такой схеме электрическая энергия будет передаваться от дополнительной АКБ потребителям только через основной аккумулятор.
Сначала расходуется заряд последнего, а затем он восполняется из второй аккумуляторной батареи. А этот процесс отнимает немало времени. В результате получается проще поставить на место штатного аккумулятора второй и завести двигатель на нём.
Схема подключения двух автомобильных аккумуляторов параллельно
Использование диодного изолятора
В этом случае второй аккумулятор подключается к электрической сети автомобиля через диодный изолятор. Он проводит ток в одном направлении и предназначен для изоляции бортовой сети авто и дополнительной АКБ. Данные устройства имеют различное исполнение и могут подключать несколько АКБ. Стоимость диодных изоляторов начинается от нескольких тысяч рублей.
Схема подключения двух автомобильных аккумуляторов с использованием диодного изолятора
Но и в такой схеме есть свои недочёты. Если потребители мощные, то второй аккумулятор быстро сядет и потребуется его подзарядка перед их дальнейшим использованием. При использовании лебёдки может сесть штатный аккумулятор и чтобы запустить двигатель, дополнительную АКБ потребуется переставлять на его место.
А это опять неудобства и лишние движения. В результате был разработан следующий вариант.
Вернуться к содержанию
Подключение аккумуляторов в общую цепь
Сейчас в продаже можно встретить устройства, которые позволяют управлять несколькими аккумуляторными батареями, объединёнными в единую сеть. Они дают возможность управлять работой АКБ в автоматическом и (или) ручном режиме. При такой схеме в автомобильную сеть забирается энергия от обоих (или более) аккумуляторов. При падении напряжения в одной из батарей, устройство переключается на другую. Зарядка осуществляется по такому же принципу.
Схема подключения двух автомобильных аккумуляторов в общую цепь
Производители устройств
На прилавках можно встретить устройства для включения в общую сеть от различных производителей. К примеру, Whisper Power выпускает реле заряда батарей WBL, рассчитанные на ток 120 или 160 ампер, в зависимости от модели. Компания также предлагает батарейные изоляторы WBI для подключения нескольких АКБ.
Также можно найти продукцию компании Victron Energy. Они предлагают батарейные сумматоры (например, Cyrix-ct 120A), а также батарейные изоляторы Argo FET. Нужно сказать, что цены не маленькие. Зачастую подобные устройства стоят, как один аккумулятор, а продвинутые и того больше.
Второй аккумулятор: иметь или не иметь?
Как видите, второй АКБ подключить вполне реально. Нужно лишь заранее продумать, какое оборудование вам требуется подключить, оценить свои финансовые возможности и прикинуть, достаточно ли места в вашем авто для нового оборудования.
При финансовых вложениях и грамотной установке оборудования получите отличную схему из двух или более аккумуляторов.
И тогда на автомобиле можно будет без проблем отправляться в поход, на рыбалку, в дальнюю поездку и т. п. Для подключения дополнительного оборудования все будет готово.
Вернуться к содержанию
Установка второго аккумулятора в машину: варианты и схемы подключения
Аккумулятор в автомобиле используется в качестве источника электричества, необходимого для запуска двигателя. При работающем моторе энергию вырабатывает генератор, заряжая и саму батарею. Но когда машина заглушена, источником питания служит АКБ, запитывая все потребители. Так как ассортимент автомобильных гаджетов с каждым годом растёт, и они становятся популярнее, один источник питания не всегда справляется со своей работой и требуется дополнительный аккумулятор в автомобиль, который позволит слушать музыку, готовить еду, напитки, смотреть фильмы даже вдали от цивилизации.
В каких случаях требуется второй аккумулятор
Совершенно точно второй аккумулятор понадобится тем, кто пользуется электрическими лебёдками, так как это устройство требует большого количества энергии и быстро разряжает АКБ. Однако он может быть полезен и тем, кто пользуется другим электрическим оборудованием в машине:
Установка второго аккумулятора в машину даёт преимущество, ради которого его и устанавливают: не придётся возить с собой второй источник питания на всякий случай, подключать его в случае необходимости и периодически заряжать от зарядного устройства, чтобы он всегда был в рабочем состоянии.
Способы подключения второго аккумулятора
Если говорить о рекомендациях по установке, то выделяют несколько общих правил:
Какой аккумулятор и кабель выбрать
Подбирают источник питания, способный выдержать большое количество циклов разряда/заряда, поскольку его ожидает работа именно в таком режиме, например, гелевые АКБ. Но и у них есть ряд недостатков, например, подзарядка от бортовой сети.
Обратите внимание на то, что ставить вместе кислотный и АГМ аккумулятор можно, но не рекомендуется, так как АГМ аккумулятор будет брать заряд с кислотной батареи, тем самым разряжая её. Кислотная АКБ долго разряжается и долго заряжается. У АГМ больше пусковой ток, он быстрее заряжается и быстрее разряжается.
Кальциевые устройства категорически не подходят для роли дополнительных, поскольку чувствительны к полной разрядке, сурьмяные ведут себя лучше, но оптимальным вариантом являются комбинированные батареи.
Важно! Сечение силового кабеля для подключения дополнительной АКБ необходимо выбирать достаточно большое, так как сила тока при зарядке бывает значительной, из-за чего провод нагревается.
Параллельное подключение
Чтобы подключить два аккумулятора в автомобиле, по схеме соединяют плюсовые и минусовые клеммы АКБ. На плюсовой провод, идущий от штатного аккумулятора, ставится предохранитель, далее этот провод ведут по салону до АКБ в багажнике и ставят на него же второй предохранитель. Это делается для того, чтобы в случае повреждения провода в салоне не возникло пожара. Предохранители подбирают по сечению провода. Таким образом, соединяют перемычками плюс с плюсом, минус – с минусом (минус на кузов кидать нежелательно, так как он даёт ощутимое сопротивление). На провод к генератору и к усилителю также ставят по предохранителю.
Параллельное подключение, как и последовательное, в плане реализации своими руками считается самым простым. Эти способы используют многие автомобилисты.
Но представленная параллельная схема имеет ряд недостатков. Это не самый надёжный и эффективный метод, вызывающий множество споров среди автолюбителей.
Чтобы повысить качество работы пары АКБ в автомобиле, защититься от возможного возникновения проблем в виде некорректной работы аккумуляторов, лучше выбрать альтернативные схемы.
Одной из оптимальных схем соединения справедливо считают применение диодного изолятора.
Такой режим эксплуатации неблагоприятно сказывается на сроке службы обеих батарей, поэтому предпочтительнее рассмотреть другой вариант подключения.
С диодным изолятором
Следующий способ, позволяющий подключить 2 аккумулятора в машину, предполагает подсоединение батареи к бортовой сети через диодный разделитель. Устройство проводит ток от генератора к дополнительному аккумулятору, изолирует вторую батарею от бортовой сети и штатного аккумулятора, препятствуя перетеканию тока между ними. К нему можно подключать не только второй, но и третий, и даже четвёртый прибор. Они будут заряжаться одновременно и равномерно.
Диодный разделитель для АКБ
Цена на диодные изоляторы определяется в несколько тысяч рублей. Например, изолятор китайского производства на 3 батареи стоит 6000 руб.
Мощные потребители подсоединяются к дополнительному источнику питания, а заряд основного прибора не расходуется. Однако и такая схема подключения двух аккумуляторов в автомобиле имеет недостаток: если устройства мощные, АКБ быстро теряет заряд, так как мощный потребитель в данном случае всё рано «висит» на одном источнике питания.
В общую цепь
Проблема решается, если приобрести второй аккумулятор в машину, а подключение осуществить через устройство развязки (УРА200, 300, 600) – реле, которое позволяет вручную с помощью кнопки «старт» или автоматически подключать и отключать дополнительную АКБ. Прибор устанавливают в разрыв плюсового провода, от которого происходит зарядка дополнительной АКБ. Производитель указывает, что необходимости в замене генератора в этом случае нет.
Бортовая сеть потребляет энергию сразу от обоих источников питания, причём переключается между ними при падении заряда в одной из батарей, а заряжает по принципу недостаточности, то есть в первую очередь заряд от генератора поступает к наиболее разряженным аккумуляторам. К некоторым устройствам можно подключить индикаторы, которые показывают, в какой батарее сколько заряда осталось.
Как зарядить дополнительный аккумулятор
Автомобилистов, которые планируют установить дополнительную батарею, беспокоит, надо ли второй аккумулятор периодически подзаряжать в домашних условиях. В этом нет необходимости, поскольку дополнительный аккумулятор для машины заряжается от бортовой сети, то есть от генератора.
Принимая решение об установке второго источника питания, следует заранее определить, есть ли место для его монтажа и достаточно ли финансовых средств для приобретения необходимого дополнительного оборудования. Пишите в комментариях, какому способу подключения вы отдали предпочтение.
Второй аккумулятор – проверенное, но не единственное решение
Н а первый взгляд, в мире современного автомобильного электропитания всё давно устоялось: есть накопитель и хранитель электричества – аккумулятор, и есть генератор, всегда готовый восполнить его потери на запуск мотора и поддержку потребителей – от штатных фар, щёток и музыкального центра до лебёдок, допосвещения и бытовых приборов экспедиционного внедорожника. Часто большое количество оборудования требует ещё одного аккумулятора, кроме всего прочего обеспечивающего гарантированный пуск двигателя даже при севшей основной батарее. И это, пожалуй, самое простое и понятное решение – второй аккумулятор, изолированный по потреблению от основного. Это не вчерашнее и даже не позавчерашнее изобретение. Удвоить ток, выдаваемый на лебёдку, или разделить цепи питания стартера двигателя и бытовых приборов – идея, лежащая на поверхности. Но вот вопрос: как заряжать и первую, и вторую батарею одним генератором? Соединять непосредственно их плюсы и минусы напрямую нельзя. Во-первых, при неравном уровне заряда более слабая батарея будет постоянно подпитываться от более сильной, снижая общую готовность к запуску. Во-вторых, даже очень хороший и выносливый генератор может перегреться и выйти из строя, отдавая в сеть удвоенный ток. Наконец, простое параллельное подключение двух батарей снижает уровень автономности, поскольку лишает владельца возможности иметь аварийный резерв.
Поэтому при подключении второго аккумулятора применяют разделительные устройства. Проще говоря – коммутаторы, представляющие собой мощные переключатели разных конструкций, от простейших самодельных до проверенных заводских. Их задача – дать по очереди заряд сначала одной, а затем другой батарее. Всем известны удобные устройства развязки аккумуляторов, например «УРА» с разными цифровыми индексами. Наиболее популярный «УРА-200» имеет силовое реле и контроллер, работает без падения напряжения на контактах и не требует повышенных вольт на силовом выводе генератора. Помимо автоматического подключения и отключения второй батареи коммутатор позволяет задействовать принудительное соединение батарей для пуска при больших морозах или для выдачи повышенного тока на лебёдку.
В обычном кислотном аккумуляторе наиболее уязвимы пластины и электролит,
который требует герметичности корпуса и вертикального положения батареи
Сами по себе дополнительные аккумуляторы тоже могут быть разными. Разумеется, проще и дешевле всего поставить аналог основной батареи, но есть альтернатива в виде гелевых батарей. Среди преимуществ гелевых аккумуляторов – возможность располагать их как вертикально, так и горизонтально и нечувствительность к вибрациям и повреждениям корпуса (густая масса электролита попросту не вытекает через отверстия). Гелевые батареи необслуживаемые. Также на их счету долговечность и отсутствие риска осыпания пластин при отдаче критического тока. Но ничего не даётся просто так, и за улучшение некоторых параметров гелевых батарей тоже приходится платить. Прежде всего – тщательным контролем зарядного тока и самой степени зарядки. Особенно опасен для них перезаряд, ведь внутри густой электролитной массы, точно так же как и в обычном аккумуляторе, при заряде выделяются пузырьки газа. Но если в простой батарее они легко всплывают, уступая место электролиту, то здесь они могут собираться в большие пузыри, создающие заметное давление. Второй минус – гелевые аккумуляторы боятся сильных морозов. Значит, помимо специфического устройства для зарядки, они потребуют организации утеплителя. Да и сами по себе они вдвое дороже обычных.
Несмотря на то что во многих случаях использование гелевых батарей оправданно, в нашем климате они принесут больше хлопот, чем пользы.
Но что делать, если в процессе использования лебёдки или просто после длительной стоянки все батареи оказались разряжены и уже не в состоянии провернуть мотор? Есть решение, необычное как по конструкции, так и по принципу действия. Про суперконденсаторы, благодаря «Ё-Мобилю», слышали, наверное, все. Но то, что они как минимум пару десятилетий успешно применяются в качестве переносных источников питания, например, фотографами или на автосервисах, известно немногим. К тому же большинство из пользовавшихся подобными пусковыми блоками и не подозревали, что внутри небольших плоских коробочек нет вовсе никаких аккумуляторов! Накопителем и источником электричества в этих блоках являются электролитические конденсаторы большой ёмкости. Что это значит?
Герметичный бокс удобен для хранения. В нём помещаются и силовые провода,
и дополнительный переходник USB для зарядки от стороннего источника
Трудно поверить, что в столь компактной коробочке хранится заряд,
способный прокрутить стартер солидного мотора. Но это так
Конденсаторам совершенно безразлична рабочая температура. Они абсолютно не боятся мороза.
Кроме того, конденсаторы можно заряжать импульсным током даже от аккумулятора, севшего на 95%. Грубо говоря, саккумулировать остатки электричества на один пуск. Как это работает? Перейдём от теории к практике, используя для теста распространённое на нашем рынке устройство Berkut JSC-450 с максимальным током отдачи в 450 и наш редакционный автомобиль. Его аккумулятор посажен до семи вольт, его стартер уже не проворачивает большую бензиновую «восьмёрку» объёмом 5.6 литра. Подключаем клеммы к севшей батарее и нажимаем кнопку зарядки. Медленно, в течение пяти минут, пусковой блок зарядился. Теперь поворачиваем ключ, стартер бодро крутит – мы завелись! Пробуем ещё раз – и снова запуск, правда, аккумулятор уже почти полностью сел (видео этого процесса вы можете посмотреть на канале 4х4Club на YouTube). Следующий тест ещё более необычен. Пробуем подзарядить сами конденсаторы.
Вместо штатного аккумулятора заряжаем JSC-450 от пауэрбанка для мобильного телефона.
Используем для этого разъём мини-USB и провод в комплекте. Да, не быстро, но после двадцати минут перекачивания электронов волшебная коробочка показала зарядку в 12 вольт. Пробуем снова завести автомобиль – стартер крутит! Надо заметить, что мы испытывали прибор средней мощности – в продаже есть номиналы в 300 и 800 ампер.
Поведём итоги. Какие преимущества у конденсаторного пускового устройства? Прежде всего, за ним не нужен уход. Его можно бесконечно долго хранить как разряженным, так и заряженным. Между прочим, в заряженном состоянии конденсаторный блок может храниться бесконечно долго, оставаясь работоспособным при температурах от –40 до +65 °C. Им можно пользоваться для пуска и без аккумулятора, а заряжать конденсаторы от прикуривателя другого автомобиля или любого внешнего источника напряжением не выше 12V. Блок весит около полутора килограмм и имеет небольшие габариты. Даже вместе с герметичным кейсом его размеры не превышают и половины стандартного аккумулятора, а клеммы не боятся переполюсовки. Для дизельных автомобилей предусмотрен режим прогрева свечей накаливания с длительной отдачей меньшего тока.
Современные конденсаторы практически не стареют, что выливается в десять тысяч циклов заряда-разряда и срок годности в десять лет.
А недостатки? Да, они тоже есть. Во-первых, устройство предназначено именно для запуска двигателя. Крутить лебёдку у него если и получится (в режиме дизельного пуска), то недолго. Во-вторых, конденсаторный блок недёшев. Сегодня он примерно вдвое дороже аккумулятора автомобиля, для которого может быть использован. Тогда есть ли смысл брать его с собой в поездки? Если вы путешествуете большой командой – скорее всего, нет. Ведь всегда можно прикурить и классическим способом. Но в случае, когда ваш маршрут пролегает вдали от большого трафика и рассчитывать приходится только на себя, устройство конденсаторного пуска, брошенное в числе прочей поклажи на дно багажника, может стать палочкой-выручалочкой.
Одним словом, не забывайте о правильном питании, вне зависимости от того, кто потребитель – вы, мотор вашего автомобиля или его электроприборы.