Jak akumulatory są chronione przed przegrzaniem?

Duża część kierowców, którzy korzystają z samochodów od dłuższego czasu, miała większe lub mniejsze problemy z rozruchem auta. Najczęściej dochodzi do tego podczas mroźnych zim, ale przyczyną rozładowania akumulatora może być także pozostawienie pojazdu z włączonymi światłami, a nawet przypadkowo uruchomione oświetlenie bagażnika lub kabiny. Z brakiem prądu można sobie doraźnie poradzić, uruchamiając silnik przy użyciu urządzenia rozruchowego lub za pomocą kabli i „pożyczki” prądu z innego samochodu – choć trzeba pamiętać, by czynności te wykonać prawidłowo, ponieważ błędy mogą doprowadzić do uszkodzenia samego akumulatora, układów elektronicznych pojazdu, a nawet groźnego w skutkach wybuchu. Nieuszkodzony akumulator samochodowy i prawidłowo działający alternator powinny uzupełnić ubytek prądu już po przejechaniu od kilkunastu do kilkudziesięciu kilometrów na tyle, by samochód można było uruchomić ponownie. Dla przywrócenia pełnej sprawności może jednak być potrzebne ładowanie za pomocą odpowiedniego prostownika. To wygodne rozwiązanie, trzeba jednak pamiętać, żeby nie dopuścić do przegrzania akumulatora. Przekonajmy się, z czym musi sobie poradzić akumulator podczas rozruchu, sprawdźmy jakie czynniki wpływają na jego trwałość oraz zobaczmy, w jaki sposób należy chronić go przed przegrzaniem w trakcie ładowania.

 

Jak działa akumulator samochodowy?

Zadania, jakie ma do wypełnienia akumulator, polegają na dostarczaniu energii elektrycznej niezbędnej do rozruchu silnika, a także do podtrzymywania działania wszystkich układów elektronicznych auta, które pozostają aktywne również podczas dłuższego postoju. Warto pamiętać, że ilość odbiorników prądu, które potrzebują dopływu napięcia przez cały czas, jest coraz większa i w nowoczesnych autach pobór kilkudziesięciu miliamperów (mA) jest na porządku dziennym. „Winne” temu są zwykle komputery sterujące pracą silnika, ale także systemy audio czy różne zabezpieczenia antykradzieżowe. Im więcej zaawansowanej elektroniki w pojeździe, tym większe ilości prądu do podtrzymania prawidłowego funkcjonowania różnych układów będą pobierane z akumulatora.

 

Podstawowym zadaniem akumulatora podczas rozruchu pojazdu jest dostarczenie prądu do rozrusznika. Potrzebny prąd rozruchowy ma zwykle dość duże natężenie wynoszące od kilkuset amperów – w zależności od pojemności silnika. Rozrusznik będący de facto rodzajem silnika elektrycznego musi obrócić ruchome części silnika m.in. wał korbowy, tłoki oraz mechanizm rozrządu przynajmniej kilkadziesiąt razy na minutę pokonując również opór, stawiany przez zgęstniały olej. Masa ta bywa bardzo duża i rośnie wraz z pojemnością w samochodach z dużymi jednostkami napędowymi moc rozrusznika, a tym samym zapotrzebowanie na prąd będzie znacznie większe.

 

Nie można jednak zapominać, że prąd z akumulatora, który popłynie do rozrusznika to nie wszystko. Niezbędna jest też energia potrzebna do aktywacji wszystkich pozostałych układów. Chodzi tu przede wszystkim o komputer sterujący pracą silnika – w kontekście rozruchu głównie układem wtryskowym – ale również czujniki i układy pomiarowe, a także pompę paliwa. W momencie przekręcenia kluczyka w stacyjce, jeszcze przed próbą rozruchu, prąd musi popłynąć także do innych systemów – np. alarmu i immobilizera, układów odpowiedzialnych za pracę poduszek powietrznych, systemu ABS i elektroniki wspomagającej prowadzenie pojazdu. W momencie rozruchu potrzebna będzie też iskra w przypadku silników benzynowych, a w jednostkach dieslowskich napięcie pozwalające na rozgrzanie świec żarowych.

 

Co może obniżyć efektywność działania akumulatora?

Uruchomienie nowoczesnego pojazdu wymaga dużej ilości prądu o sporym natężeniu. Akumulator służący do jego magazynowania powinien więc być odpowiednio naładowany. Niestety wiele czynników zewnętrznych ma wpływ na możliwości akumulatora i może ograniczać jego pojemność. Poza poborem mocy powodowanym przez aktywne podczas postoju odbiorniki problemem będzie zmniejszająca się pojemność związana z niskimi temperaturami. Swoją optymalną pojemność akumulator osiąga w temperaturze 20°C, wraz z jej zmniejszaniem się pojemność ulega zmniejszeniu, a przy silnych mrozach gwałtownie spada. Przy temperaturze –10°C pojemność może się zmniejszyć do niecałych 80%, przy spadku temperatury do –20°C będzie to już tylko 60%. Malejąca pojemność oznacza rosnące problemy z dostarczeniem prądu rozruchowego o właściwym natężeniu. Warto jednak pamiętać, że dane te dotyczą akumulatorów w pełni sprawnych, przy starszych urządzeniach wydajność może zmniejszać się jeszcze bardziej.

Równie ważne jest też to, że niskie temperatury oznaczają większe zgęstnienie oleju, a także kurczenie się metalu, które mimo tego, iż następuje w niewielkim zakresie, to wpływa na wzrost oporów występujących w silniku. Ilość prądu potrzebna do uruchomienia jednostki napędowej będzie w takich warunkach większa. W przypadku silników diesla silny mróz oznacza też większą ilość prądu potrzebnego na rozgrzanie świec żarowych.

 

Choć wydawać by się mogło, że dla akumulatora problemem jest tylko bardzo niska temperatura, to okazuje się, że kłopotliwe bywają także duże upały. Wraz ze znacznym wzrostem temperatury zwiększa się tempo procesu samorozładowywania się akumulatora. Przy temperaturze przekraczającej 30°C jego tempo gwałtownie rośnie. Trzeba jednak zdawać sobie sprawę, że pod maską auta, które przez dłuższy czas stoi w silnie nasłonecznionym miejscu będzie znacznie cieplej, niż wskazuje na to temperatura powietrza, nagrzaniu ulega bowiem cała karoseria, w tym maska pojazdu. Choć ma ona zabezpieczenia termiczne, to nie uchroni to w pełni akumulatora przed kumulującym się ciepłem.

 

Jak ładować akumulator unikając jego przegrzania?

Podstawowym sposobem utrzymywania akumulatora w dobrym stanie jest ładowanie go podczas jazdy dzięki sprawnemu działaniu alternatora. W optymalnych warunkach akumulator jest ładowany nadwyżką prądu, pozostającą po tym, jak „obsłużone” zostaną pozostałe układy niezbędne do jazdy oraz urządzenia dodatkowo włączone przez kierowcę. Najlepsze ładowanie zapewnia więc jazda ze stałymi, dość wysokimi obrotami, która jest kontynuowana przez dłuższy czas. W takich warunkach do akumulatora trafia prąd o napięciu około 14,5 V. Po od kilkunastu do kilkudziesięciu minutach – w zależności od warunków oraz liczby włączonych odbiorników prądu i stanu technicznego wszystkich urządzeń – akumulator odzyskuje energię zużytą na uruchomienie silnika. Systematyczne przejeżdżanie odpowiedniego dystansu powinno więc właściwie naładować akumulator.

Niestety taka sytuacja nie zawsze będzie możliwa. Jeśli w aucie zostanie włączonych wiele dodatkowych odbiorników prądu, zwłaszcza potrzebujących stosunkowo dużej mocy np. elektryczne ogrzewanie szyb i lusterek, podgrzewanie foteli i koła kierownicy, nawiew oraz system audio – nadwyżka prądu może się okazać zbyt mała. Podobnie stanie się wówczas, gdy auto będzie często zwalniać, zatrzymywać się i gwałtownie przyspieszać – co regularnie zdarza się w typowym ruchu miejskim. W takich warunkach przejechanie kilkunastu kilometrów z trudem wystarczy na zgromadzenie prądu potrzebnego do ponownego uruchomienia auta, nie mówiąc o podładowaniu silniej rozładowanego akumulatora.

 

Jeśli nie ma możliwości przejechania autem odpowiedniego dystansu, żeby naładować akumulator za pomocą alternatora, jedynym wyjściem będzie podłączenie go do prostownika. Urządzenie tego typu działa na podobnej zasadzie, dostarczając napięcia. Najprostsze ładowarki dostarczają prądu o stałym natężeniu podawanym w amperogodzinach (Ah) oraz napięciu około 14,5 V. W takim przypadku trzeba uważać, by jego wartość nie była zbyt duża i nie przekraczała około 10% pojemności baterii. Jeśli dostarczony prąd będzie miał zbyt duże napięcie lub natężenie dojdzie do przegrzania się akumulatora, a wskutek znacznego podwyższenia temperatury może dojść do spłynięcia mas czynnych i w efekcie uszkodzenia akumulatora.

 

Dla ochrony ładowanego akumulatora przed przegrzaniem warto więc wybrać bardziej zaawansowany prostownik wyposażony w układ dobierający natężenie prądu ładowania. W urządzeniach tego typu znajdują się nie tylko zaawansowane rozwiązania gwarantujące bezpieczeństwo, ale również umożliwiające diagnozę stanu akumulatora. Przy wyborze odpowiedniej ładowarki szczególną uwagę powinni zachować użytkownicy samochodów z systemami start–stop, ponieważ do ładowania akumulatorów AGM montowanych w takich pojazdach potrzebny będzie dedykowany im prostownik. Ładowanie akumulatora AGM ładowarką, która nie jest do tego przeznaczona, może się skończyć uszkodzeniem urządzenia, a nawet jego wybuchem.