Основной резерв: зачем в машине может быть два аккумулятора и как это работает

Иногда в автомобилях можно встретить не одну, а две аккумуляторные батареи. Почему нельзя обойтись одной? Как работает эта схема? При чём здесь тормоза и экология? Как эти батареи соединены между собой и можно ли убрать одну из них? Сегодня будем разбираться в этих вопросах.

И так, и эдак

Начнём с того, что выделим две типичные схемы применения двух батарей. Первая встречается чаще и представляет собой два одинаковых аккумулятора, подключенных либо просто параллельно, либо через устройство развязки аккумуляторов. Иногда встречается и последовательное подключение батарей, и об отличиях в этих подключениях мы расскажем чуть ниже.

Вторая схема предполагает наличие двух АКБ, одна из которых является основной, вторая – резервной. Такой вариант встречается намного реже и в основном на автомобилях высокого класса.

Ну а теперь попробуем разобраться в этих схемах по порядку. Обещаю не слишком углубляться в теорию амперов, вольтов и ампер-часов, но кое-что из физики вспомнить придётся.

Итак, практически у любого дизельного Mitsubishi (L200, Pajero или Pajero Sport) и некоторых других внедорожников часто можно увидеть две одинаковые батареи, подключенные параллельно. Иногда они обе установлены под капотом, иногда одна из них может быть под капотом, а вторая – где-нибудь под креслом водителя. Зачем их ставят две? Тут всё просто: параллельное подключение увеличивает общую ёмкость, и две АКБ ёмкостью 75 Ач, подключенные параллельно, составляют одну, но ёмкостью 150 Ач. Но при этом их всё-таки две, а это означает, что присутствует некоторое дублирование системы. Очевидно, что решающим для пуска мотора фактором будет возможность АКБ заставить работать стартер. Для этого достаточно одной (но обязательно исправной) батареи, которая подаст обычные для стартера 12 В напряжения. Но что если она разрядится? Вот тогда выручит вторая. 

Дополнительная ёмкость тоже не будет лишней. Внедорожник часто оказывается в условиях, когда приходится и использовать лебёдку, и включать «люстру» на крыше (если она есть), и пользоваться электроприборами на стоянках. А ведь для пуска дизеля в холодную погоду нужно не только провернуть коленвал, но и предварительно дать возможность поработать свечам накала или даже предпусковому подогревателю. И тут наличие АКБ большой ёмкости (а именно так можно оценивать две параллельно подключенные батареи) тоже очень пригодится. 

Как мы уже говорили выше, прямое соединение батарей – это не единственный метод их параллельного подключения. Его недостаток очевиден: если, например, с утра не удалось запустить мотор, разряженными окажутся обе батареи одновременно. А это сводит на нет преимущество наличия двух АКБ. Значит, следует каким-то образом заставить их работать в паре, но при этом сохранить некоторую долю автономности каждой из них. Для этого обычно используют специальные устройства, которые так и называются – устройства развязки аккумуляторов.

Задача устройства развязки – так спланировать работу АКБ, чтобы не разрядить их одновременно (то есть, в некоторых условиях они должны быть между собой «развязаны»), но при этом в других условиях заряжать их обе. Грубо говоря, при пуске мотора используется одна батарея, но если её недостаточно, в ход пойдёт вторая. Если возникнет угроза разрядки второй батареи, их надо опять разъединить, чтобы не высадить обе сразу. А вот когда мотор будет работать в штатном режиме, нужно их обе соединить для зарядки. Ну и следить за их зарядом: если одна из АКБ будет полностью заряжена (чего в реальной жизни практически не бывает), её можно отключить и пустить весь ток зарядки на второй аккумулятор. Для этого устройство контролирует как минимум напряжение на клеммах каждой АКБ и воспринимает данные о нём как управляющие сигналы для алгоритма своей работы. Простейшие устройства развязки построены на двух диодах или релейной схеме (часто такие штуки энтузиасты паяют дома на коленке для свой любимой «буханки»), но обычно они всё-таки устроены сложнее и не обходятся без микросхем.

Иногда (намного реже) две батареи подключают последовательно. В этом случае напряжение на выходе составляет не 12, а 24 В. Например, такую схему широко использовали в Toyota (ей обладают Land Cruiser 80 и некоторые другие внедорожники). Странно, да? Зачем машинам с напряжением в бортовой сети 12 вольт нужны эти 24 вольта? Дело в том, что японцы очень любили объёмные моторы, которые приходилось при пуске крутить мощными стартерами. Даже в 1990-х достаточно мощный стартер получался либо слишком дорогим, либо огромным – компактно и дёшево сделать не позволяли существовавшие на тот момент технологии. Мудрые японцы решили вопрос просто: сделали 24-вольтовый стартер. Ему требуется в два раза меньший ток, а значит, обмотки тоже будет почти в два раза меньше. К тому же так дольше проживут щётки и все разъёмы, которые быстрее погибают от слишком высокого тока, а не напряжения. Решение по-своему прекрасное, вот только для его реализации нужен второй аккумулятор, потому что иначе добыть пусковой ток и 24 вольта одновременно из одной 12-вольтовой АКБ крайне затруднительно.

Вторая принципиальная схема установки двух АКБ – это установка неравнозначных батарей, одна из которых – основная, другая – резервная. На самом деле, слово «резервная» подходит не очень хорошо: вторая батарея используется не меньше первой, основной. Но делает она это только по необходимости. Например, чтобы обеспечить работу тормозам. Да-да, классический пример – дорестайлинговый Mercedes-Benz E-class W211. «Косоглазый» стал одним из первых автомобилей, который понёс в массы вторую маленькую АКБ наиболее активно. Правда, недолго – только до рестайлинга. Причина в том, что на дорестайлинговых W211 использовалась тормозная система SBC. В её составе есть электрический насос, который качает тормозную жидкость. Очевидно, что в случае внезапного отключения напряжения насос ничего качать не сможет, и в этом случае машина может остаться без тормозов. Поэтому кроме основного аккумулятора (12 В, от 60 до 95 А·ч в разных версиях W211) у этого Мерседеса есть ещё и небольшая дополнительная батарея (12 В, 12 Ач), которая расположена под капотом. Забавно, что основную АКБ при этом засунули в багажник. Попытка установить второй дополнительный аккумулятор в этом формате не стала слишком успешной: после рестайлинга от системы SBC отказались, и резервный аккумулятор стал ненужным. Впрочем, это было только начало эпохи резервных (или всё же точнее – дополнительных) батарей. 

Массово их стали использовать при распространении систем старт-стоп, Hold и тех же тормозов, принцип которых похож на мерседесовские тормоза SBC. Но больше всего вторая АКБ требуется, конечно, для старт-стопа. Дело не только в том, что на каждом светофоре приходится запускать мотор, что чудовищно увеличивает время работы стартера, который требует много тока, но и в том, что пока двигатель не работает, требуется брать откуда-то напряжение для питания освещения, климат-контроля, мультимедийной системы и всего прочего, что не должно во время короткой остановки «уснуть». 

Итак, с основными схемами разобрались. Какие есть особенности в их неисправностях и устранении этих неисправностей?

Ходим парой

Начнём с простого – двух АКБ, подключенных параллельно. В общем-то, особой разницы в том, сядут две батареи или одна, нет: и в том, и в другом случае их надо просто зарядить. Печально, что менять два аккумулятора в два раза дороже, чем один, а при параллельном подключении они чаще всего имеют приблизительно одинаковый срок службы, отчего менять их приходится оба сразу. Часто владельцы машин с двумя АКБ горюют и принимают дерзкое решение заменить только один аккумулятор. Это не очень хорошее решение, потому что убитый второй, не принимающий зарядку, сильно сократит ресурс новой батареи. Не лучшим решением будет и отказаться от второй АКБ, вообще убрав её из машины. Если суровому Паджеро сильно хуже от этого не станет (разве что он начнёт моргать светом в такт поворотам коленвала во время пуска мотора), то новому аккумулятору это точно не понравится. И причина не в мифической перезарядке (больше, чем может, АКБ в себя не возьмёт), а в том, что вся схема рассчитана всё-таки на две батареи. То есть, важны и ёмкость пары АКБ, и их сопротивление в цепи. Вмешательство в конструкцию автомобиля – это не очень хорошая идея в принципе (за редким исключением). Так что лучше прогнать жабу и купить два новых аккумулятора. Обязательно – одинаковых, потому что АКБ разной ёмкости в паре не смогут нормально заряжаться. 

Немного особняком стоят автомобили с хитрым 24-вольтовым стартером в 12-вольтовой бортсети. Как правило, один из АКБ, подключенных последовательно, считается основным. От него идёт провод на массу и нему подключена вторая АКБ, которая считается дополнительной. Сложность системы заключается в том, что тут выкинуть вторую батарею нельзя – стартеру нужно напряжение. Кроме того, перед вынужденным прикуриванием нужно изучить руководство по эксплуатации, в котором обычно написано, какой из аккумуляторов нужно использовать во время этого увлекательного процесса. При установке нештатных устройств, которым требуется питание, тоже нужно обращать внимание на то, откуда его взять. Впрочем, фанаты автозвука даже в машину с одним аккумулятором часто ставят второй (вместе с генератором повышенной мощности) для обеспечения работы сабвуфера с усилителем и особых сложностей с этой установкой не испытывают. 

В отличие от параллельно подключенных АКБ, последовательно подключенные более требовательны к собственному состоянию. Тут нет резерва, есть необходимость получить 24 вольта, так что не надо надеяться на то, что хотя бы один из аккумуляторов в крайнем случае спасёт. Скорее всего, он тоже просто разрядится. Поэтому тут – глаз да глаз. 

Прогрессивные системы с основным и дополнительным аккумулятором, в общем-то, не требуют необычных танцев с бубном. Подзаряжают обычно только основной аккумулятор, второй заряжать, как правило, не имеет большого смысла: из-за маленькой ёмкости с возрастом он стремительно деградирует, поэтому его лучше заменить. Хороший индикатор для необходимости замены – это отказ системы старт-стоп и режима ECO, которые не будут активироваться с нерабочим старт-стопом. Но настаивать на том, что отказ этих систем всегда требует замены дополнительного аккумулятора, не будем, потому что поиск любой неисправности должен начинаться не с замены запчастей, а с качественной диагностики. Но в качестве справки укажем, что в среднем дополнительные АКБ живут 5-6 лет, в течение которых их подзаряжать можно. А если этот аккумулятор этот возрастной порог перешагнул, его лучше заменить новым. Желательно – вместе с основным, средний срок службы которого составляет те же самые 5-6 лет.

Источник