шшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшяшшшшшшшшшшшш wг\ п шоимиизламиОРНЫИ ПУТЬ АККУМУЛЯТОРАВы, конечно, знаете, что долговечность аккумулятора во многом определяется качеством его обслуживания. Под этим обычно подразумевают поддержание необходимой плотности электролита и его уровня, своевременную подзарядку от сетевого зарядного устройства, чистоту, надежность крепления клемм на полюсных выводах. И все это, представьте, позволяет батарее исправно работать года два-три, что существенно меньше ее потенциальных возможностей. О том, как их реализовать, рассказывает кандидат технических наук Александр АДАМЧУК из Таганрога.энергии (дольше включены фары, отопитель, обогреватели стекол, зеркал и т. п.) - и вы поймете, почему зимой батареи у многих из нас оказываются систематически недозаряжены. Последнее же способствует сульфатации. Итак, доступные автолюбителю операции по уходу за батареей при всей их обязательности неэффективны! Лишь в отдельных новейших образцах электронных регуляторов напряжения предусмотрена коррекция напряжения по температуре. Но какая? В регуляторе Я212А11Е температурный коэффициент напряжения (ТКН) составляет только -0,005...-0,008 В/°С, причем термочувствительный элемент находится в генераторе, а не в батарее, что, конечно, далеко не одно и то же. Очевидно, что регулятор должен работать с датчиком температуры, расположенным непосредственно на батарее. Но и этим проблемы не исчерпываются: при температурах ниже -20°С оптимальное зарядное напряжение при коррекции по закону, показанному линией 4 рисунка (с ТКН = -0,04 В/°С), поднимается до 16 Ви выше, что отрицательно сказывается на остальном электрооборудовании автомобиля. А при высоких летних температурах оно существенно падает, ухудшая работу стартера, системы зажигания, освещения и т. д. Таким образом, возникла необходимость в создании регулятора с нелинейным законом изменения напряжения по температуре (кривая 3 на рисунке). В этом случае в очень широком диапазоне температур - от минус 20 до плюс 40°С - обеспечивается оптимальное зарядное напряжение, а за пределами этого диапазона его отклонения от оптимального (особенно при отрицательных температурах) сравнительно невелики. Автору удалось найти простой способ для управления зарядным напряжением по нелинейному закону, признанный изобретением. Экспериментальные образцы термооптимизированного регулятора напряжения (ТОРН) начали испытываться на 10 легковых автомобилях с 1987 года. ТОРН поддерживает оптимальное напряжение непосредственно на выводах батареи, отключая обмотку возбуждения генератора при остановленном двигателе и при его пуске стартером. Кроме того, ТОРН имеет встроенный узел контроля исправности системы генератор - р егуля ­ тор-батарея: кроме обычных режимов "горит-не горит", контрольная лампа заряда имеет режим прерывистого свечения при перезарядке батареи. В случае обрыва провода от термодатчика ТОРН продолжает ра ­ ботать как обычный регулятор, без температурной коррекции и контроля напряжения на зажимах батареи. Каковы результаты испытаний? Из числа упомянутых выше автомобилей два все еще эксплуатируются с "родными" батареями, на других срок службы батарей доходил до 6-7,5 го ­ да. Эффект от установки ТОРНа на автомобиль проявлялся сразу - прекращалось выкипание электролита даже в условиях южного лета. Необходимость доливать дистиллированную воду возникала не чаще одного раза в год при ее расходе не больше 400 г (на пробег около 20 тысяч километров). Такие результаты позволили наладить мелкосерийное производства ТОРНа, о чем упоминалось в журнале (ЗР, 1994, №3). Совершенствование конструкции ТОРНа этим не ограничилось . Вспомните, что заряд батареи по ­ стоянным напряжением принципиально не позволяет использовать ее полную емкость. Например, при напряжении 14 В аккумулятор способен зарядиться не более чем на 85% его номинальной емкости. А зимой, к о -Всем нам известно, что при ра ­ ботающем двигателе о состоянии батареи заботится регулятор напряжения генератора, который поддерживает определенное напряжение на ее выводах. Известно также, что аккумулятор очень чувствителен к зарядному напряжению - здесь 10процентное отклонение от некоей оптимальной величины ускоряет выход его из строя в 2-2,5 раза. Но оптимальное напряжение не одинаково для различных температур электролита. Например, при температуре электролита +25°С оно равняется 13,8 В, а при -25°С должно составлять 15,8 В. Напротив, приТак выглядит ТОРН. Рядом -датчик температуры.+40°С батарея должна заряжаться напряжением 13,2 В. Иными словами, повышение температуры электролита на 1СС должно сопровож ­ даться снижением зарядного напряжения на 0,04 В. Большинство современных регуляторов напряжения этих требований не учитывает, стабилизируя напряжение в пределах примерно 13,8-14,1 В. Л етом , при высокой температуре, батарея перезаряжается, электролит интенсивно выкипает, что сопровождается разрушением, "оплыванием" активной массы пластин, на дне банок скапливается шлам. Емкость аккумулятора падает. Когда же через слой шлама про ­ изойдет короткое замыкание пластин (электродов), соответствующая банка выходит из строя. Зимой зарядное напряжение оказывается на 10-15% ниже оптимального, из-за чего батарея существенно хуже подзаряжается. Д о ­ бавьте к этому более высокий расход116 ЗА РУЛЕМ 5/96 гда заряженность ниже 75% быстро губит аккумулятор, эта критическая величина опасно близка кмакси ­ мально возможной для автомобильного генератора с обычным регулятором. (Отсюда - известная вам и вполне резонная рекомендация периодически подзаряжать аккумулятор от сетевого источника питания при напряжении до 15-16 В, даже если к работе аккумулятора пока у вас и нет претензий!) Теперь вспомним о том, каков режим движения автомобиля в городе - 35-40% времени автомобиль ускоряется, а около 30% времени тормозится. В последнем случае за ­ пасенная автомобилем кинетическая энергия расходуется практически впустую, точнее, на нагрев окружа-жение восстанавливается, а дополнительный заряд, полученный батареей, расходуется на питание потребителей. Генератор при этом отключается и все потребители питаются "бесплатной" энергией, запасенной при торможении. Не будем перегружать читателя сложными выкладками, но при желании можно показать, что на современном автомобиле доля мощности двигателя, приобретенная этим способом, на отдельных режимах достигает 1-2 л. с. Эксплуатационные испытания нескольких экземпляров ТОРНа с динамической коррекцией полностью подтвердили выполнение необходимого энергетического баланса. Например, попытки зимой "подзарядить" батарею от автоматического зарядного устройства за ­ канчивались его самоотключением через 20 - 4 0 и, в минут. sf 16 В развитии конструкции з^ч. регулятора были учтены некоторые важные особенности зарядно-разрядного _2 процесса на автомобиле. 1 —J4 Как правило, периоды ра ­ боты батареи на разряд (например, при пуске) н е ­ 13 продолжительны - считается, что батарея работает в так называемом буфер12 ном режиме, то есть она почти постоянно подзаря11 жается генератором, вступая в действие лишь в те моменты, когда мощности генератора для питания •40-30-20-10 0 10 20 30 40 50 60 70 потребителей недостаточТ,°С но, например если при хо ­ лостом ходе двигателя на Зависимость зарядного напряжения от температуры батареи для малых оборотах работают различных регуляторов напряжения: 1 - без температурной кормощные потребители. Иссрекции; 2-е ТКН = -0,008BfC;3-е термооптимизацией (ТОРН), ледования показали, что для буферного режима при 4-еоптимальным ТКН = -0,04ВРС. температуре +25°С опти ­ мальное напряжение заряда составляет 13,6 В. ющей среды вашими тормозами! Почему бы не использовать эту Но при затрудненном пуске двиэнергию для дополнительного подгателя после нескольких попыток, заряда батареи? особенно зимой, батарея теряет значительную часть заряда. При не ­ Для этого в первый вариант больших пробегах между пусками ТОРНа введен разработанный автодвигателя, что характерно для делором и запатентованный узел динавых поездок по городу, режим рабомической коррекции зарядного на ­ ты аккумулятора приближается к ципряжения, увеличивающий ток воз ­ клическому "заряд-разряд-заряд...". буждения генератора на режиме за ­ Даже летом в этом случае необходимедления и позволяющий дополнимо более высокое зарядное напрятельно дозарядить батарею за счет жение - при +25°С около 14,5 В. кинетической энергии автомобиля. Генератор (через трансмиссию) приТаким образом, рекомендуемое водится от ведущих колес - использарядное напряжение 13,8-14,1 В зование "дармовой" энергии особенпри +25 С С, строго говоря, является но очевидно, если автомобиль оснакомпромиссным для обеспечения щен ЭПХХ, при торможении отклюбаланса "заряд-разряд" в смешанчающим подачу бензина. По окончаном буферно-циклическом режиме нии замедления оптимальное напряработы батареи на автомобиле. Установить действительно оптимальное зарядное напряжение (разумеется, с температурной коррекцией в допустимых пределах) позволяет последний, двухуровневый ТОРН. С 1994 года он проходит испытания на автомобиле автора. Упрощенно говоря, новый прибор измеряет и "запоминает" величину разрядной емкости, затраченной на каждый пуск двигателя стартером. После пуска ТОРН устанавливает оптимальное для циклического режима зарядное напряжение и поддерживает его, пока не произойдет полная компенсация потерянного заряда. В зависимости от легкости пуска двигателя на это требуется от нескольких десятков секунд до 10-15 минут. Далее устанавливается напряжение , о пти ­ мальное для буферного режима ра ­ боты. Если двигатель остановлен до окончания процесса компенсации, величина недополученного батареей заряда запоминается и суммируется с потерянным зарядом при следующем пуске. Этот, более "интеллектуальный" вариант ТОРНа имеет такие же габаритные и установочные размеры, как и обычные электронные регуляторы напряжения, у которых значительно более простые функции. Таким образом, связанные с аккумулятором проблемы не обяза ­ тельно решать путем покупки дорогостоящей импортной батареи. Более того, надежность работы батареи больше зависит от условий эксплуатации, чем от товарного знака фирмы-изготовителя (явные суррогаты, встречающиеся на рынке, мы здесь не рассматриваем). При ис ­ пользовании уже выпускаемых первых двух вариантов ТОРНа, с тои ­ мость которых менее трети стоимости отечественной батареи, срок службы последней как минимум удваивается. Добавьте к этому экономию затрат на обслуживание... Глядишь, одним поводом для головной боли автомобилиста станет меньше!От редакции. Схема подключения ТОРНа имеет некоторые осо ­ бенности. Покупатель этого прибора вместе с ним получает подробную инструкцию, позволяющую са ­ мостоятельно установить его на ав ­ томобиль.ЗА РУЛЕМ 5/96117