Эволюция и революция в АКБ

При правильном выборе конструкции батарей на замену можно обеспечить длительный срок службы и минимизировать потребность в обслуживании, чтобы в итоге стоимость владения стала ниже, чем при покупке батарей самого низкого ценового сегмента. При этом увеличив продажи более широкого ассортимента и, в частности, более дорогих батарей, производитель получит больше возможностей вложить в развитие маркетинговой поддержки и качество послепродажного обслуживания. Это также вернет добросовестную конкуренцию производителей по характеристикам и надежности, а не только по цене.

Основными стимуляторами к усовершенствованию конструкций являются производители автомобилей, которые предъявляют новые требования к аккумуляторным батареям. И, как правило, крупнейшие поставщики на первичную комплектацию разрабатывают и внед­ряют новые конструкции или технологии. После глобализации аккумуляторных компаний в Европе и в мире основными производителями стартерных батарей являются три-четыре глобальные компании. Ряд других производителей не отстают от лидеров по характеристикам, их продукция соответствует или даже превышает требования. Кроме того, многие, в том числе отечественные, производители в наше время способны выпускать качественные и надежные конструкции батарей, но спрос есть только на бюджетную продукцию. Продавцы и покупатели не имеют возможности узнать о преимуществах и не верят в качество более дорогой продукции, что приводит к продолжению борьбы за самый дешевый аккумулятор. В итоге получается замкнутый круг, в котором задача производителей батарей сводится к обеспечению низкой себестоимости. И, конечно же, такие конструкции не выдерживают более года эксплуатации и не вызывают доверия покупателей.

Несмотря на вышесказанное, прогресс движется! Перевооружение импортных и основных российских производителей стартерных батарей привело к внедрению современных технологий изготовления. Автоматизация процессов с новым оборудованием и усовершенствование этапов производства позволило снизить уровень производственного брака. В таблице приведены основные направления развития современных технологий производства и конструкций аккумуляторных батарей.

Спустя годы экспериментов автопроизводители пришли к выводу, что оптимальной является схема дополнительного привода в гибридном автомобиле. Либо транспортное средство должно быть полностью заново построено вокруг литиевого аккумулятора или электрохимического генератора (топливных элементов). И несмотря на то, что ведущие мировые производители автомобилей уже сегодня предлагают электромобили, они остаются нишевым продуктом, ограниченным высокой стоимостью, отсутствием инфраструктуры использования и последующей утилизации, и недостаточной надежностью/риском в эксплуатации. А в массовое производство продолжают идти обычные автомобили или гибридные. И последние даже не сколько из-за снижения вредных выбросов, а для обеспечения питания современных бортовых систем, требующих много электроэнергии. Чтобы не увеличивать емкость батареи 12В, устанавливают дополнительную литиевую батарею с напряжением 48В для питания таких потребителей. По формуле мощности P = IU, где при напряжении не 12, а 48 вольт батарея той же емкости справится с потребителем в 4 раза мощнее. На рисунке представлен один из вариантов такого гибрида.

Конструкция современного гибридного транспортного средства

При такой системе литий-ионная батарея не должна быть настолько мощной, чтобы запускать двигатель. А перевод всего электрооборудования с 12 на 48 вольт привел бы к резкому увеличению стоимости автомобиля. Свинцово-кислотная батарея продолжает эволюцию вместе с автомобилем, находясь уже не под капотом, а в багажнике или салоне. Кроме того, на примере производителей электромобилей мы знаем, что мощная литий-ионная батарея – это еще и проблема безопасности.

Очевидно, что применение в одном транспортном средстве сразу двух батарей с разными электрохимическими системами отвечает растущим требованиям современного автомобиля. И пока это является оптимальным решением сегодня и в обозримом будущем. Но сегодня такие продвинутые конструкции встречаются пока только в дорогих автомобилях. О них часто пишут в обзорах, а вот про присутствие и важную роль свинцовых батарей журналисты почти забыли. Следует отметить, что свинцовая батарея должна иметь герметизированную конструкцию VRLA без жидкого электролита.

Так как в каждом магазине автозапчастей присутствует огромное количество предложений, но продавцам не хватает знаний, чтобы объяс­нить покупателю отличия между разными конструкциями, то для России становится все более актуальным покупка и установка аккумуляторных батарей в профессиональном сервисном центре, где основой качественной работы являет­ся постоянное обучение персонала. Об увеличении продаж аккумуляторов через сервисные центры свидетельствует и статистика продаж в европейских странах. В основе технического обучения по стартерным батареям лежит понимание различий современных конструкций, представленных на рынке.

Чтобы «сохранить место» в автомобилях и гибридах, конструкция свинцовых аккумуляторных батарей находится постоянно в режиме эволюции. От обычной батареи с жидким электролитом, к которым относятся традиционные аккумуляторы и EFB (Enhanced Flooded Battery – улучшенная батарея с жидким электролитом), автопроизводители постепенно переводят все больше моделей автомобилей на VRLA (Valve Regulated Lead Acid – клапанно-регулируемые свинцово-кислотные) конструкции с сепараторами AGM (Absorbent Glass Mat – абсорбирую­щее стекловолокно). Основное преимущество VRLA – очевидно: герметизированные батареи не выделяют газов при эксплуатации и могут устанавливаться в багажнике и в салоне автомобиля или гибрида. Плотная сборка блока пластин, при которой активная масса прижата сепаратором из стекловолокна, позволяет выдерживать более глубокие разряды в процессе эксплуатации. Кроме того, среди AGM конструкций существуют даже батареи с двойным назначением, то есть возможностью эксплуатации с постоянными глубокими разрядами до 80%, в то время как для обычных стартерных батарей эксплуатация со степенью заряда ниже 50% запрещена. На рисунке ниже показана конструкция VRLA батареи двойного назначения с сепаратором AGM. На разрезе отчетливо видно, что блок пластин занимает почти весь объем ячейки, а большое количество пластин из чистого свинца позволяет достичь внутреннего сопротивления 2,0…2,5 мОм. Это дает повышенную мощность при разряде и быстрый заряд. Именно такие конструкции сегодня применяются в авиации и военной технике. А среди автомобильных применений часто используется в гоночных се­риях, внедорожных соревнованиях, чемпионатах по автозвуку.

Конструкция батареи двойного назначения

Обычно проблема заключается в том, что потребитель выбирает батарею по значению номинальной емкости, подсознательно принимая эту техническую характеристику за размер батареи, под который рассчитано посадочное место. В то же время в США много лет назад отказались от характеристики емкости, заменив ее на «размер» по стандарту BCI (Battery Council International). В Европе также принято использовать модельный ряд, состоящий из нескольких основных размеров, отличающихся длиной корпуса и высотой при неизменной ширине. Таким образом, существует два различных подхода к выбору аккумуляторных батарей:

Первый – правильный – подбор в соответствии с режимом и интенсивностью эксплуатации, при котором правильно подобранная конструкция прослужит ожидаемый от нее срок службы без потребности контроля заряженности и заряда при исправном электрооборудовании.

Второй – простой – выбор батареи с минимальной стоимостью и заменой примерно раз в год. При этом высок риск преждевременного выхода из строя и дополнительных затрат денег и времени.

Подводя итоги данной статьи, стоит еще раз отметить, что чем больше знаний у покупателя, продавца или мастера сервисного центра о конструкции и диапазоне возможностей современных батарей, тем эффективнее выбор для данного автомобиля с точки зрения надежности и срока службы в заданных условиях эксплуатации. В будущем безопасные конструкции со связанным электролитом обязательно придут на смену традиционным батареям с жидким электролитом. И мы надеемся, что информация о новых технологиях и конструкциях этих батарей позволит вернуть интерес и восстановит спрос на высокотехнологичную продукцию.