Akumulator 12 V – istotny element instalacji elektrycznej pojazdu
stock.adobe.com/TimeStopperPrzez dziesięciolecia akumulator 12 V był postrzegany w warsztacie jako prosty magazyn energii, do którego wystarczyło co jakiś czas dolać wody destylowanej. Dziś współpracuje z elektronicznym systemem zarządzania energią, a od jego kondycji zależy działanie wielu układów pojazdu – również w samochodach elektrycznych. Dla serwisu oznacza to zmianę podejścia do diagnostyki, doboru narzędzi i obsługi akumulatora.
- Czy alternator naprawdę zawsze naładuje akumulator do pełna? Krótkie trasy, start-stop i rekuperacja sprawiają, że współczesny akumulator 12 V pracuje w zupełnie innych warunkach niż jego poprzednicy.
- Od EFB i AGM po LiFePO4 – wybór akumulatora ma dziś większe znaczenie niż kiedykolwiek. Sprawdź, czym różnią się poszczególne technologie, dlaczego akumulator traci sprawność i co naprawdę pokazuje tester.
- W samochodzie elektrycznym mały akumulator 12 V wciąż może unieruchomić cały pojazd. Wyjaśniamy, jak prawidłowo diagnozować jego stan, kiedy potrzebne jest podtrzymanie napięcia oraz dlaczego sama kontrola napięcia nie wystarczy.
Funkcja start-stop, odzyskiwanie energii podczas hamowania oraz liczne systemy wspomagania kierowcy sprawiają, że stan naładowania akumulatora waha się dziś silniej niż dawniej. Nadal spotyka się jednak przekonanie, że alternator zawsze naładuje go do pełna.
W praktyce – zwłaszcza przy krótkich przejazdach bywa inaczej. U początków motoryzacji akumulator miał proste zadanie: zasilać rozrusznik, a następnie układ zapłonowy.
Obecnie stabilizuje napięcie w instalacji elektrycznej pojazdu podczas jazdy, a gdy silnik nie pracuje lub samochód dłużej stoi – jest jego jedynym źródłem. Zasila wówczas sterowniki, dla których zanik napięcia może oznaczać utratę ustawień lub konieczność ponownej konfiguracji. Stabilnego napięcia wymagają również prace warsztatowe: diagnostyka komputerowa, testy elementów wykonawczych i aktualizacje oprogramowania.
Rodzaje akumulatorów 12 V: EFB, AGM i LiFePO4
Wraz z rozwojem elektronicznych systemów bezpieczeństwa i komfortu rosły wymagania wobec akumulatora 12 V. Producenci doskonalili technologię kwasowo-ołowiową, opracowując odmiany przystosowane do częstych cykli ładowania i rozładowania.
W samochodach z funkcją start-stop stosuje się m.in. akumulatory EFB (Enhanced Flooded Battery) – udoskonalone konstrukcje z ciekłym elektrolitem. W pojazdach wyposażonych dodatkowo w układ odzyskiwania energii podczas hamowania standardem są akumulatory AGM (Absorbent Glass Mat), w których elektrolit jest wchłonięty przez matę z włókna szklanego.
Równolegle coraz więcej producentów pojazdów sięga po akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4). Przy porównywalnych osiągach mają one ok. jednej trzeciej masy odpowiedników kwasowo-ołowiowych. Oferują większą pojemność użytkową i krótszy czas ładowania, lecz ich produkcja oraz recykling są droższe.
Dlaczego akumulator 12 V zawodzi? Najczęstsze przyczyny
W zestawieniu opublikowanym w poradniku Bosch Car Service głębokie rozładowanie odpowiada za 79% wskazanych przyczyn niesprawności akumulatorów. Kolejne kategorie to zbyt długie przechowywanie (11%), zaniedbania obsługowe (6%), przeładowanie (3%) i pozostałe przyczyny (1%).
Poradnik nie podaje okresu badania ani liczebności próby. Im dłużej akumulator pozostaje głęboko rozładowany, tym większe ryzyko pogorszenia jego zdolności do oddawania i przyjmowania energii oraz skrócenia żywotności.
Źródłem problemów bywa niekorzystny bilans energii. W temperaturze ok. 25°C akumulator rozruchowy osiąga optymalne parametry pracy.
Wraz ze spadkiem temperatury, procesy chemiczne w jego wnętrzu przebiegają wolniej, spada zdolność przyjmowania ładunku, a silnik potrzebuje więcej energii do rozruchu. Klasyczny akumulator kwasowo-ołowiowy efektywnie przyjmuje ładunek dopiero wtedy, gdy jego temperatura przekroczy 0°C.
Według ekspertów osiągnięcie przez akumulator tej temperatury może wymagać przejechania co najmniej 20 km – zależnie od modelu pojazdu, miejsca montażu akumulatora i warunków eksploatacji. Kierowca pokonujący krótkie trasy może zakończyć jazdę, zanim akumulator zacznie się skutecznie ładować.
W akumulatorach kwasowo-ołowiowych problemem może być też rozwarstwienie elektrolitu. Sprzyjają mu silne obciążenie cykliczne i ładowanie zbyt niskim napięciem, szczególnie po głębokim rozładowaniu.
Gdy elektrolit nie miesza się dostatecznie, przy dnie ogniwa gromadzi się kwas o większej gęstości. Długotrwałe utrzymywanie się tego stanu prowadzi do zasiarczenia (sulfatacji) elektrolitu, przede wszystkim płyt ujemnych.
Powstające z czasem duże kryształy siarczanu ołowiu trudno ponownie rozpuścić, przez co akumulator może nie odzyskać pierwotnej pojemności ani zdolności rozruchowej. Jeśli masa czynna nie została jeszcze trwale uszkodzona, rozwarstwienie może być odwracalne.
Zwykle pomaga ok. 24-godzinne ładowanie przy napięciu 16 V i natężeniu prądu wynoszącym co najmniej 1/10 wartości pojemności znamionowej – pęcherzyki gazu mieszają wówczas elektrolit. Wydziela się przy tym wodór, więc stanowisko musi być wentylowane.
Znaczenie ma też samorozładowanie, zwłaszcza przy długim postoju pojazdu lub przechowywaniu nowego akumulatora. Jego tempo rośnie wraz z temperaturą. Napięcie spoczynkowe akumulatorów kwasowo-ołowiowych należy regularnie sprawdzać, a gdy spadnie poniżej 12,5 V – doładować akumulator.
Diagnostyka akumulatora 12 V – co pokazuje tester?
Dawniej ocenę akumulatora poprzedzało wielogodzinne ładowanie, po którym sprawdzano gęstość elektrolitu i wykonywano próbę obciążeniową. Sama próba obciążeniowa osłabiała akumulator, a korzystny wynik nie zawsze oznaczał, że poradzi on sobie przy kolejnym spadku temperatury.
W diagnostyce współczesnych akumulatorów standardowych, EFB i AGM stosuje się obecnie testery oceniające ich kondycję na podstawie pomiaru przewodności. Wynik takiego badania trzeba jednak interpretować w kontekście objawów. Przy rozwarstwieniu elektrolitu napięcie spoczynkowe może wskazywać na dostateczne naładowanie, choć rzeczywista pojemność jest obniżona.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Rozwarstwienie można rozpoznać po rozbieżności między napięciem a gęstością elektrolitu, ale pomiar gęstości jest możliwy tylko w akumulatorach z odkręcanymi korkami. Tester przewodności może wówczas wykazać zawyżone napięcie i nieco obniżoną zdolność rozruchową.
Dodatkowych informacji dostarcza system zarządzania akumulatorem (Battery Management System, BMS). Jego kluczowym elementem jest inteligentny czujnik akumulatora, montowany na ujemnej klemie, który mierzy między innymi temperaturę, prąd i napięcie.
Na podstawie tych danych system szacuje stan naładowania (State of Charge, SoC) oraz kondycję akumulatora (State of Health, SoH). Monitoruje też prąd spoczynkowy i reaguje na niekorzystny bilans energii, np. ograniczając zasilanie odbiorników o niższym priorytecie.
Akumulator 12 V – pięta achillesowa samochodów elektrycznych
Obecność akumulatora trakcyjnego wysokiego napięcia (HV) nie umniejsza znaczenia akumulatora 12 V. Przy wyłączonym pojeździe to właśnie on zasila instalację niskonapięciową, w tym i styczniki akumulatora trakcyjnego.
Gdy zostanie rozładowany lub ulegnie awarii, uruchomienie pojazdu, a nawet rozpoczęcie ładowania akumulatora trakcyjnego, może okazać się niemożliwe. Po uruchomieniu pojazdu tę funkcję przejmuje przetwornica DC/DC, która doładowuje też akumulator 12 V.
Skalę problemu pokazują dane niemieckiego automobilklubu ADAC za 2024 r. Organizacja odnotowała wówczas ponad 3,6 mln interwencji, a akumulator 12 V był przyczyną 44,9% wszystkich awarii.
Wśród awarii samochodów elektrycznych jego udział wyniósł 50,5%, a wśród awarii aut spalinowych – 44,6%. Wyższy udział w samochodach elektrycznych wynika również z mniejszej liczby awarii innych podzespołów.
W przeliczeniu na 1000 pojazdów w wieku od dwóch do czterech lat na akumulator 12 V przypadało 4,0 awarii w autach spalinowych i 1,7 w elektrycznych. ADAC wskazuje ponadto, że częste „budzenie” samochodu elektrycznego przez aplikację mobilna może zwiększać pobór energii z akumulatora 12 V.
Podtrzymanie akumulatora 12 V w warsztacie
Akumulator 12 V może sprawić kłopot także podczas obsługi sprawnego pojazdu. Przy wymianie klocków hamulcowych w samochodzie z elektromechanicznym hamulcem postojowym (EPB) zasilanie jest potrzebne między innymi do cofnięcia tłoczków i ustawienia podstawowego siłowników. Bez podtrzymania napięcia akumulator może się w tym czasie rozładować.
Energię pobiera także elektronika aktywowana podczas diagnostyki. Już otwarcie drzwi lub test elementów wykonawczych może wybudzić sterowniki kilku układów i zwiększyć pobór prądu.
Nawet w samochodach małych i kompaktowych pobór prądu może wtedy sięgać 20 A lub więcej. Jeśli akumulator był już osłabiony, przedłużające się prace grożą przerwaniem diagnostyki, dodatkowymi wpisami w pamięci usterek, a w skrajnym przypadku – koniecznością ponownego programowania lub wymiany sterowników.
Dlatego przy czasochłonnych czynnościach trzeba podłączyć urządzenie podtrzymujące napięcie, dobrane do pojazdu i rodzaju pracy. Sam pomiar napięcia nie rozstrzyga o kondycji akumulatora.
Potrzebna jest ocena jego zdolności rozruchowej, warunków ładowania i danych BMS, jeśli pojazd je udostępnia. Dopiero takie kompleksowe podejście pozwala odróżnić zużyty akumulator od sprawnego, który rozładował się z innej przyczyny – np. z powodu nadmiernego prądu spoczynkowego lub niedoładowania podczas krótkich przejazdów.
Źródło: Materiały redakcyjne
O Autorze
