Установка второго аккумулятора в машину: варианты и схемы подключения

Аккумулятор в автомобиле используется в качестве источника электричества, необходимого для запуска двигателя. При работающем моторе энергию вырабатывает генератор, заряжая и саму батарею. Но когда машина заглушена, источником питания служит АКБ, запитывая все потребители. Так как ассортимент автомобильных гаджетов с каждым годом растёт, и они становятся популярнее, один источник питания не всегда справляется со своей работой и требуется дополнительный аккумулятор в автомобиль, который позволит слушать музыку, готовить еду, напитки, смотреть фильмы даже вдали от цивилизации.

В каких случаях требуется второй аккумулятор

Совершенно точно второй аккумулятор понадобится тем, кто пользуется электрическими лебёдками, так как это устройство требует большого количества энергии и быстро разряжает АКБ. Однако он может быть полезен и тем, кто пользуется другим электрическим оборудованием в машине:

• ноутбуком;
• DVD;
• микроволновкой;
• противоугонной системой;
• кофеваркой;
• обогревателем;
• мощной стереосистемой и сабвуфером.

Установка второго аккумулятора в машину даёт преимущество, ради которого его и устанавливают: не придётся возить с собой второй источник питания на всякий случай, подключать его в случае необходимости и периодически заряжать от зарядного устройства, чтобы он всегда был в рабочем состоянии.

Рассчитать, необходим ли второй АКБ, например, для музыки, в машину, незатруднительно. Для этого нужно учесть, что мощность среднестатистического аккумулятора ёмкостью 60-65 Ah составляет примерно 4 кВт. Если сумма мощностей всех потребители составляет более 2 кВт, то нужно позаботиться об установке второй АКБ. Чтобы узнать, какая мощность у потребителя, достаточно посмотреть в паспорт или изучить наклейку на его задней крышке, там тоже часто можно найти нужную информацию.

Способы подключения второго аккумулятора

Если говорить о рекомендациях по установке, то выделяют несколько общих правил:

1. Прибор располагают снаружи салона, поскольку он выделяет вредные испарения.
2. Подбирают аккумулятор такой же ёмкости, что и основной.
3. Генератор заменяют на более мощный или устанавливают ещё один, чтобы заряды обеих АКБ восстанавливались быстро и генератор не вышел из строя, так как вторая батарея требует дополнительной мощности.
4. Для подключения выбирают короткие кабели, тогда АКБ будут работать более эффективно.

Какой аккумулятор и кабель выбрать

Подбирают источник питания, способный выдержать большое количество циклов разряда/заряда, поскольку его ожидает работа именно в таком режиме, например, гелевые АКБ. Но и у них есть ряд недостатков, например, подзарядка от бортовой сети.

Обратите внимание на то, что ставить вместе кислотный и АГМ аккумулятор можно, но не рекомендуется, так как АГМ аккумулятор будет брать заряд с кислотной батареи, тем самым разряжая её. Кислотная АКБ долго разряжается и долго заряжается. У АГМ больше пусковой ток, он быстрее заряжается и быстрее разряжается.

Кальциевые устройства категорически не подходят для роли дополнительных, поскольку чувствительны к полной разрядке, сурьмяные ведут себя лучше, но оптимальным вариантом являются комбинированные батареи.

Важно! Сечение силового кабеля для подключения дополнительной АКБ необходимо выбирать достаточно большое, так как сила тока при зарядке бывает значительной, из-за чего провод нагревается.

Параллельное подключение

Чтобы подключить два аккумулятора в автомобиле, по схеме соединяют плюсовые и минусовые клеммы АКБ. На плюсовой провод, идущий от штатного аккумулятора, ставится предохранитель, далее этот провод ведут по салону до АКБ в багажнике и ставят на него же второй предохранитель. Это делается для того, чтобы в случае повреждения провода в салоне не возникло пожара. Предохранители подбирают по сечению провода. Таким образом, соединяют перемычками плюс с плюсом, минус – с минусом (минус на кузов кидать нежелательно, так как он даёт ощутимое сопротивление). На провод к генератору и к усилителю также ставят по предохранителю.

Параллельное подключение, как и последовательное, в плане реализации своими руками считается самым простым. Эти способы используют многие автомобилисты.

Но представленная параллельная схема имеет ряд недостатков. Это не самый надёжный и эффективный метод, вызывающий множество споров среди автолюбителей.

Чтобы повысить качество работы пары АКБ в автомобиле, защититься от возможного возникновения проблем в виде некорректной работы аккумуляторов, лучше выбрать альтернативные схемы.

Одной из оптимальных схем соединения справедливо считают применение диодного изолятора.

Такой режим эксплуатации неблагоприятно сказывается на сроке службы обеих батарей, поэтому предпочтительнее рассмотреть другой вариант подключения.

С диодным изолятором

Следующий способ, позволяющий подключить 2 аккумулятора в машину, предполагает подсоединение батареи к бортовой сети через диодный разделитель. Устройство проводит ток от генератора к дополнительному аккумулятору, изолирует вторую батарею от бортовой сети и штатного аккумулятора, препятствуя перетеканию тока между ними. К нему можно подключать не только второй, но и третий, и даже четвёртый прибор. Они будут заряжаться одновременно и равномерно.

Диодный разделитель для АКБ

Цена на диодные изоляторы определяется в несколько тысяч рублей. Например, изолятор китайского производства на 3 батареи стоит 6000 руб.

Мощные потребители подсоединяются к дополнительному источнику питания, а заряд основного прибора не расходуется. Однако и такая схема подключения двух аккумуляторов в автомобиле имеет недостаток: если устройства мощные, АКБ быстро теряет заряд, так как мощный потребитель в данном случае всё рано «висит» на одном источнике питания.

В общую цепь

Проблема решается, если приобрести второй аккумулятор в машину, а подключение осуществить через устройство развязки (УРА200, 300, 600) – реле, которое позволяет вручную с помощью кнопки «старт» или автоматически подключать и отключать дополнительную АКБ. Прибор устанавливают в разрыв плюсового провода, от которого происходит зарядка дополнительной АКБ. Производитель указывает, что необходимости в замене генератора в этом случае нет.

Бортовая сеть потребляет энергию сразу от обоих источников питания, причём переключается между ними при падении заряда в одной из батарей, а заряжает по принципу недостаточности, то есть в первую очередь заряд от генератора поступает к наиболее разряженным аккумуляторам. К некоторым устройствам можно подключить индикаторы, которые показывают, в какой батарее сколько заряда осталось.

Как зарядить дополнительный аккумулятор

Автомобилистов, которые планируют установить дополнительную батарею, беспокоит, надо ли второй аккумулятор периодически подзаряжать в домашних условиях. В этом нет необходимости, поскольку дополнительный аккумулятор для машины заряжается от бортовой сети, то есть от генератора.

Принимая решение об установке второго источника питания, следует заранее определить, есть ли место для его монтажа и достаточно ли финансовых средств для приобретения необходимого дополнительного оборудования. Пишите в комментариях, какому способу подключения вы отдали предпочтение.

Два аккумулятора в автомобиле

Второй аккумулятор в автомобиле устанавливают для питания дополнительного оборудования – холодильника, электронных или бытовых устройств, инвертора. Такую аккумуляторную батарею называют сервисной и в нормальных условиях не используют для запуска двигателя. Сервисную батарею создают из аккумуляторов глубокого разряда — литиевых или свинцово-кислотных

Два вида аккумуляторов

Стартовый аккумулятор предназначен для запуска двигателя. Главное для него – не время непрерывной работы, а ток, который он дает. Высокий ток можно получить при большой площади соприкосновения свинца и электролита, поэтому в стартовом аккумуляторе много тонких пластин с губчатым активным материалом, поры которого обеспечивают дополнительную поверхность контакта.

Стартовый аккумулятор и аккумулятор глубокого разряда. В стартовом аккумуляторе низкое внутреннее сопротивление и большая площадь поверхности контакта свинца и электролита достигается за счет множества параллельно установленных тонких пластин. Стартовый аккумулятор нельзя глубоко разряжать, поэтому вторым аккумулятором в машине должен быть аккумулятор глубокого разряда

Аккумулятор глубокого разряда питает оборудование, потребляющее ток в течении нескольких часов или дней. Для него важна максимальная емкость и способность выдерживать большое количество циклов заряда разряда. Стойкость к циклической работе в аккумуляторах глубокого разряда достигается за счет толстых свинцовых пластин с плотным активным материалом.

Стартовые аккумуляторы способны давать большой ток, но не выдерживают циклического использования

Аккумуляторы глубокого разряда и стартовые не взаимозаменяемы. Если стартовый ставится на место тягового, то его тонкие пластины быстро разрушаются и он выходит из строя.

Зарядка дополнительного аккумулятора

Литиевые аккумуляторы обладают минимальными потерями при зарядке, а их кулоновская эффективность превышает 99%. Током 1С литиевую батарею можно полностью зарядить за час. Продолжительная стадия насыщения для этих аккумуляторов не нужна, их лучше даже заряжать не полностью. В этом случае аккумуляторы прослужат дольше, а время непрерывной работы уменьшится ненамного

По-сравнению со свинцово-кислотными алгоритм заряда литиевых аккумуляторов проще — для них подходит режим CC / CV (постоянный ток-постоянное напряжение). Литиевые аккумуляторы не поглощают избыточный заряд, поэтому их не нужно подзаряжать после полной зарядки, чтобы компенсировать саморазряд. Однако литиевые батареи требовательнее свинцово-кислотных к точному значению зарядного напряжения и производители рекомендуют заряжать их только специально предназначенными для этого зарядными устройствами

Во время зарядки литиевые аккумуляторы должны всегда оставаться холодными, поэтому процесс необходимо останавливать, если температура батареи становится выше окружающей больше чем на 10 градусов.

Свинцово-кислотные АКБ

Свинцово-кислотные аккумуляторы можно заряжать по-разному. Но оптимальным для зарядки гелевых, AGM и жидко-кислотных АКБ признан алгоритм, состоящий из нескольких стадий. На первой зарядка идет постоянным током до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет установленного верхнего предела. Первая стадия занимает до половины времени зарядки и во время нее аккумулятор заряжается до 70 – 80 процентов номинальной емкости.

После того как напряжение аккумулятора повышается до уровня насыщения, первый этап завершается и устройство переключается на вторую стадию, во время которой аккумулятор получает оставшиеся 20-30 процентов заряда. На втором этапе зарядное устройство поддерживает постоянное напряжение и ток, потребляемый аккумулятором постепенно снижается.

Вторая стадия имеет большое значение для полной зарядки, без нее аккумулятор глубокого разряда заряжается не полностью и со временем теряет емкость из-за сульфатации.

Напряжение насыщения зависит от типа аккумулятора и находится в диапазоне 13,8 – 15,1 В. Такое напряжения должно с одной стороны, восстановить максимальную емкость аккумулятора и полностью зарядить его, а с другой, не привести к газообразованию, потере воды и коррозии решеток положительных пластин.

Аккумулятор считается заряженным, когда потребляемый им ток опускается до 3–5 процентов от номинальной емкости. В этот момент зарядное устройство должно снизить напряжение и переключится на третий этап — поддерживающую зарядку. Переключение особенно важно для герметичных аккумуляторов, которые не так устойчивы к перезаряду, как жидко-кислотные. Зарядка, продолжающаяся при высоком напряжении, превращает избыточную энергию в тепло, и аккумулятор начинает выделять газ.

Рекомендуемое поддерживающее напряжение для свинцово-кислотных аккумуляторов от 13,2 до 13,6 В. Современные зарядные устройства почти всегда имеют режим поддерживающей зарядки, однако у устройств зарядки, используемых на автомобилях его нет.

Схема подключения второго аккумулятора в машине с помощью реле развязки. Сервисная батарея — литиевый (LiFePO4) аккумулятор с BMS. Реле просто соединяет стартовый аккумулятор с дополнительным литиевым. Оно не обеспечивает необходимые для безопасной работы литиевого аккумулятора напряжение и ток зарядки и не решает следующих проблем: Реле не может увеличить напряжение, если оно слишком низкое для зарядки литиевых аккумуляторов. Реле не может понизить слишком высокое напряжение до безопасного для дополнительного аккумулятора уровня. Реле не может понизить напряжение, после того как второй аккумулятор полностью зарядился. Реле не может ограничить ток генератора и гарантировать, что он безопасен для аккумулятора. В результате — неправильная зарядка и опасный режим работы дополнительной аккумуляторной батареи

У стареющего аккумулятора каждый элемент имеет свое уникальное состояние и выбрать правильное поддерживающее напряжение для него сложнее. Ячейки в аккумуляторе соединены последовательно, через них течет одинаковый ток, но контролировать напряжения отдельных ячеек невозможно. Из-за этого слабые ячейки перезаряжаются, а нормальные недозаряжаются. Ток, слишком сильный для деградировавших ячеек, приводит к сульфатации нормальных.

Еще одним источником проблем во время зарядки являются пульсации напряжения. Пик представляет собой перезаряд и вызывает выделение водорода, в то время как низкое напряжение приводит к кратковременному разряду и истощению электролита. Пульсации напряжения во время зарядки не должны превышать 5 %.

Автомобильные системы зарядки

Система зарядки автомобиля состоит из нескольких основных элементов — аккумулятора, регулятора напряжения и генератора. Генератор служит источником электрической энергии для системы жизнеобеспечения автомобиля во время работы двигателя, регулятор поддерживает в постоянное напряжение, а аккумулятор запускает двигатель и питает и электрооборудование в то время когда генератор не работает.

Стандартный генератор

Автомобильные системы зарядки можно условно разделить на два типа — системы, основанные на контроле напряжения и на контроле тока. В первой группе устройств напряжение генератора на холостом ходу находится в диапазоне 13,5 — 14,5 В, а ток зависит от состояния аккумуляторной батареи и электрической нагрузки.

Графики тока и напряжения автомобильных генераторов разного типа. Слева стандартный автомобильный генератор. Регулятор поддерживает постоянное напряжение. Справа — генератор, управляемый компьютером. Напряжение генератора меняется в зависимости от режима работы автомобиля

Регулятор напряжения изменяет выходную мощность генератора в ответ на изменение напряжения аккумулятора или нагрузку, создаваемую включаемым электрическим оборудованием. Когда регулятор обнаруживает падение напряжения, он увеличивает ток в обмотке возбуждения генератора. Магнитный поток в корпусе возрастает, ЭДС в обмотках неподвижного статора увеличивается и напряжение в системе возвращается к нормальному значению.

Еще один фактор, влияющий на напряжение – это температура. При низкой температуре химические реакции внутри аккумулятора замедляются и ему требуется повышенное напряжение зарядки. С ростом температуры напряжение наоборот, должно снижаться, чтобы не произошел перезаряд и повреждения аккумулятора. При температуре воздуха 25 С напряжение обычно составляет 14,2 вольта и повышается до 15,0 вольт при отрицательной температуре воздуха. Летом или после прогрева двигателя напряжение опускается до 14,0 — 13,5 вольт.

Стандартный регулятор оценивает температуру аккумуляторной батареи на основании своей собственной – по температуре основания или охлаждающего радиатора. Этот способ измерения не всегда дает точный результат, поэтому скорость зарядки аккумулятора может быть не идеальной

Генератор, управляемый компьютером

При традиционном регулировании выходная мощность генератора определяется только состоянием аккумулятора и включенными устройствами. При компьютерном, она зависит не только от них — решающее значение приобретают продление ресурса работы оборудования, экономия топлива и сокращение вредных выбросов

Два вида стартовых аккумуляторов в автомобиле. Слева — аккумулятор в автомобиле со стандартным генератором. Справа — аккумулятором с датчиком на клемме. Напряжение генератора в этой машине меняется в зависимости от множества факторов

Например, плавное увеличение напряжения после резкого роста потребляемого тока (при включении фар, электрических антиобледенителей, обогревателя, и т. д.) сглаживает переход на более высокий уровень мощности и уменьшает влияние нагрузки на качество холостого хода двигателя, а значит снижает вибрацию. Управляемая компьютером электросистема машины может повысить обороты двигателя, если необходимо увеличить скорость зарядки, а во время максимального ускорения наоборот кратковременно уменьшить мощность генератора, чтобы снизить нагрузку на двигатель.

Во время торможения компьютер увеличивает выходную мощность генератора и использует «бесплатную» кинетическую энергию автомобиля (аналогично рекуперативному торможению в гибридных моделях). А чтобы повысить экономию топлива во время движения, ECU понижает напряжение генератора и перекладывает большую часть электрической нагрузки на аккумулятор

В автомобильных системах интеллектуальной зарядки генератор по прежнему оснащается регулятором напряжения, но теперь им управляет PCM (Powertrain Сontrol Module) или BCM (Body Control Module). Ток в цепи возбуждения генератора, регулируется с помощью широтно-импульсной модуляции — большей длительности импульса соответствуют больший ток возбуждения и высокое выходное напряжение. PCM в свою очередь сообщает регулятору, какой рабочий цикл требуется в настоящий момент. Команды основываются на запрограммированной логике, напряжении и температуре аккумулятора автомобиля, нагрузке в электросистеме и других входных данных. Обрабатываемая информация позволяет компьютеру изменять выходное напряжение мгновенно или постепенно, в зависимости от ситуации.

Схема подключения и зарядки дополнительного аккумулятора в автомобиле. Второй аккумулятор подключен через зарядное устройство, которое работает от генератора двигателя. Зарядное устройство позволяет заряжать аккумуляторы различных типов, увеличивает скорость зарядки и срок службы второго аккумулятора. В схеме предусмотрен ручной или автоматический переключатель, который позволяет в экстренном случае соединить аккумуляторы параллельно

На некоторых автомобилях BCM – это основной модуль, определяющий режим работы системы. BCM сигнализирует PCM, когда требуется повысить или понизить выходное напряжение, а PCM изменяет длительность импульса в регуляторе напряжения. Этот процесс происходит в несколько этапов, во время которых обрабатывается информацию о текущем состоянии регулятора и данные с датчика, подключенного к отрицательному или положительному кабелю аккумулятора. На других машинах напряжение контролирует блок, установленный на отрицательной клемме аккумуляторной батареи. Он же измеряет напряжение аккумулятора, его температуру и ток в цепи

Напряжение в электрической системе современного автомобиля изменяется от 11,5 до 15,5 вольт и зависит от многих факторов. Типичный «интеллектуальный» автомобильный генератор может работать в одном из следующих режимов:

• Нормальный режим — заряженность аккумулятора в машине поддерживается на уровне 80%. Регулятор повышает напряжение, когда аккумулятор автомобиля разряжен или когда в системе появляется непредвиденная нагрузка
• Режим пониженного напряжения — выходное напряжение генератора снижается, если аккумулятор заряжен на 80%, а потребление электроэнергии низкое.
• Кратковременно фиксирует напряжение на уровне 14,5 В после запуска двигателя
• Режим экономии топлива — система понижает напряжение до 13 В или ниже, чтобы снизить нагрузку генератора на двигатель автомобиля и увеличить срок службы ремня.
• Зимний режим – напряжение в системе возрастает при включенном обогреве сидений или заднего стекла
• Рекуперативный режим — во время замедления автомобиля выходное напряжение генератора увеличивается, а при разгоне снижается. Благодаря этому при торможении машины скорость зарядки возрастает без ущерба для экономии топлива и автомобиль замедляется быстрее
• Режим десульфатации аккумулятора — увеличивает напряжение через определенное время работы двигателя (обычно около 45 минут), если уровень заряда аккумулятора все еще низкий. Голубая линия — изменение напряжения генератора на автомобиле Ford Transit 2013 года выпуска. Очевидно, что если на этой машине подключить второй аккумулятор с помощью реле развязки, то нормально он не зарядится

Зарядка второго аккумулятора в автомобиле

Если второй аккумулятор в автомобиле – это аккумулятор глубокого разряда, то для того чтобы он использовал емкость на 100% и служил долго необходимо:

• Заряжать свинцово-кислотные (гелевые, AGM и жидко-кислотные) аккумуляторы в три стадии
• Заряжать литиевые (LiFePO4) аккумуляторы в режиме одобренном производителем АКБ
• Устанавливать напряжение второй стадии зарядки в зависимости от типа аккумулятора
• Понижать напряжение до поддерживающего уровня после полной зарядки аккумулятора
• Регулировать напряжение в зависимости от состояния аккумулятора, его температуры и расстояния от источника зарядки
• Устанавливать безопасный для аккумулятора зарядный ток

Очевидно, что эти требования противоречат алгоритму работы автомобильных систем зарядки, решающих совершенно другие задачи. Выход — в установке промежуточного устройства, которое не вмешиваясь в существующую систему зарядки автомобиля, приспособит ее для работы с аккумуляторами глубокого разряда.

Задайте вопрос,

и получите консультацию по электрооборудованию для катера, яхты, автодома или кемпера