Аккумуляторные батареи Start-Stop. Специально для пробок

Обычная свинцово-кислотная батарея, при ее использовании в системе Start-Stop, уже в первую неделю теряет до 16% своей емкости

Обычная свинцово-кислотная батарея, при ее использовании в системе Start-Stop, уже в первую неделю теряет до 16% своей емкости

Цивилизованный мир сегодня крайне озабочен состоянием окружающей среды и, в частности, влиянием на нее транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.

В недалеком будущем на смену привычным нам автомобилям с бензиновыми и дизельными двигателями должны придти гибриды, в своей силовой установке совмещающие ДВС и электромотор, а затем и чисто электрические, заряжаемые от бытовой (или схожей) розетки машины. А пока продолжается совершенствование привычных нам конструкций. «Держаться за прошлое» мировая автоиндустрия продолжает по целому ряду причин. Основных — две. Во-первых, традиционные моторы не безнадежны, и процесс их модернизации еще не завершен. Во-вторых, перевести отрасль на новую продукцию, будь то гибриды или электромобили, в одночасье невозможно: нет ни мощностей, ни достаточного сырья, не подготовлена инфраструктура.

Европейский союз своими предписаниями подталкивает автопроизводителей к активным действиям. Так, уже с 2010 года максимально допустимый уровень выбросов СО2, обвиняемых в возникновении парникового эффекта в атмосфере Земли, будет ограничен в Старом Свете на уровне 130 г/км. Сегодня в этот норматив укладываются разве что «экологические» версии малолитражек. Большие внедорожники перекрывают его вдвое. «Охота за граммами» началась уже давно, и достаточно давно стало ясно, что одним каким-то техническим решением поставленную законодателями задачу не осилить. Граммы сегодня «отлавливают» чуть ли не «поштучно». И оказывается, что большие резервы не скрываются, а лежат прямо перед глазами.

Идея банальнейшая, но воплощать в жизнь ее стали буквально пару-тройку лет назад: когда мотор не работает, он не потребляет топливо и ничего не выбрасывает в атмосферу. Те, кто на последних каплях бензина тянул до заправки или участвовал в соревнованиях по экономии топлива, знают об этом не понаслышке. С недавних пор в печати даже стали появляться советы глушить двигатель, если стоять (у светофора, в пробке, у переезда и т.п.) предстоит больше 20–25 секунд. Полезно и для кошелька, и для экологии.

Но постоянно и ежеминутно крутить ключом в замке зажигания хлопотно, да и небезопасно. Можно и ключ сломать, и батарею посадить. К тому же при выключении зажигания могут отключаться потребители электроэнергии (аудиосистема, климат-контроль и проч.). Вот так и стоишь в пробке в холоде и зловещей тишине. Неудивительно, что конструкторы ухватились за такой резерв экономии. Систему Start-Stop теперь не использует только ленивый (и отечественный). Чувствуешь, что «встал», — жми кнопку, выключай двигатель. Вновь заведется он сразу же после нажатия на педаль сцепления. Чтобы не лишать водителя и пассажиров удобств, изменили коммутацию потребителей: при кратких остановках они теперь не отключаются. В результате можно сэкономить до 12% топлива. Цифра потрясающая, если учитывать, что другими путями экономят по 3–4%. Ожидается, что уже в 2015 году системой Start-Stop будет оснащено до 70% всех выпущенных в Европе автомобилей.

 

Заработала система эффективно и сразу: все гениальное просто. Но вскоре выяснилось, что старый добрый аккумулятор, которому и так сегодня приходится несладко из-за обилия всевозможных блоков управления, приводов, подогревателей и усилителей, от многократно участившихся запусков быстро «протягивает ноги». Безвременная кончина, к слову, стала угрожать и стартеру. Новую задачу получил и генератор: в более сложных системах он теперь использует и энергию торможения. Стало ясно, что электроэнергетическая установка автомобиля нуждается в ревизии. Генератору и стартеру добавили паспортной мощности, что еще больше усугубило участь батареи.

Первыми ситуацию оценили специалисты компании Johnson Controls, владеющей, среди прочих, известнейшей торговой маркой аккумуляторов Varta. Вовремя предложив изделия, адаптированные к системе Start-Stop, Johnson Controls обеспечивает своими батареями Varta Start-Stop Plus (AGM) 80% потребностей первичной комплектации. А ведь есть и батареи Varta Start-Stop.

Что кроется за названиями и сокращениями, поговорим чуть позже, а пока определим, в чем заключаются различия в условиях работы обычных и новых аккумуляторов. При традиционном устройстве автомобиля график потока энергии (или график напряжения в бортовой сети) являет собой практически прямую линию с однократным падением при запуске двигателя. Завели, и пусть работает часами. Или даже месяцами, как это практиковалось в зимние холода с дизельными автобусами в советское время.

Внедрение системы Start-Stop делает график похожим на кардиограмму: количество пусков (падений на графике) возрастает. А если к Start-Stop добавляется Plus, т. е. рекуперация, пассивная форсировка и усовершенствованная система управления батареей (!), то перед нами уже кардиограмма спринтера в конце стометровки. А ведь ресурс стартерной батареи определяется прежде всего количеством пусков… Остановки могут быть достаточно продолжительными. Работающие потребители могут изрядно разрядить химический источник электропитания.

Емкость батарей необходимо увеличивать. Сделать это можно, добавив в пластины активной массы. Вот только в ходе эксплуатации масса эта разрыхляется и начинает осыпаться. Хорошо, если она падает в поддон, имеющийся в нижней части корпуса любой батареи. Хуже, если пластины закорачиваются между собой. Частый пуски вызывают коробление пластин, а глубокий разряд, неизбежный при таких жестких режимах работы, приводит к сульфатации — снижению емкости и осыпанию активной массы из-за образования в ней кристаллов солей серной кислоты. Отчасти эти проблемы разрешаются химическим путем — легирования активной массы. В Johnson Controls вдобавок к этому укрепили пластины в прямом смысле слова, т. е. механически.

Так, в батареях EFB (Enchanced Flooded Battery — усовершенствованная батарея с жидким электролитом) поверхность более толстых пластин укреплена пленкой из полиэфира. Вдобавок положительные пластины запаковываются в конвертообразные сепараторы. Стойкость к пиковым пусковым нагрузкам возросла вдвое. Потери активной массы максимально сокращены.

Батареи Varta Start-Stop с технологией EFB устанавливаются, к примеру, на Fiat 500 Start-Stop, Toyota Yaris Start-Stop и Ford ECOnetic.

Условия работы батареи AGM (Absorbent Glass Mat — поглощающий стекловолоконный сепаратор) еще напряженнее. Зато технология AGM считается самой современной в развитии свинцово-кислотных батарей. Сепаратор из стекловолокна не только насыщен электролитом. Он также с равномерным давлением удерживает активную массу пластин. Осыпание активной массы становится почти невозможным. Количество выдерживающих циклов запуска выросло в результате в 3-4 раза. Практически исключается расслоение электролита. Батарея меньше повреждается вибрацией и способна выдерживать высокие температуры. По окончании срока службы возможна ее полная переработка. О том, за счет чего увеличены скорость зарядки батареи, пусковая мощность (даже при низкой остаточной емкости) и срок службы, производитель не сообщает.

Батареи Varta Start-Stop Plus с технологией AGM идеально подходят для таких автомобилей, как BMW Efficient Dynamics или VW BlueMotion.

Минувшим летом Johnson Controls получил награду Volkswagen Group Award 2010 за высокоэффективную и экологичную аккумуляторную батарею. Разумеется, это была Varta AGM.