Подключить между собой два аккумулятора разной емкости: теория и практика

Каких проблем позволяет избежать вторая батарея

Инженеры автомобильных компаний рассчитывают параметры для оборудования машины таким образом, чтобы для обслуживания установленных приборов хватало одного аккумулятора на 50–60 Ач. Со временем автовладельцы расширяют арсенал подключённых к бортовой сети приборов, увеличивая нагрузку на источник тока. Если не помочь сети, то батарея вскоре выйдет из строя из-за повышенных нагрузок, а также недостаток напряжения в сети негативно может сказаться на эксплуатационных характеристиках остальных потребителей.

Существуют ситуации, когда без подключения дополнительного аккумулятора справиться вряд ли получится:

1. На внедорожник была установлена нештатная лебёдка, нуждающаяся в повышенном электропитании. С одной батареей под капотом автомобиля такой мощный потребитель быстро вытянет энергию. Просадка напряжения будет неизбежной.
2. Монтируют вторую АКБ для автозвука в «нафаршированные» мощными аудиосистемами и сабвуферами машины. Единственный источник напряжения на все потребности меломана не сможет отдавать достаточно мощности в течение длительного времени.
3. Автофургон для путешествий и жилья. Причины возникновения просадок напряжения в жилом автомобиле скрываются в большом количестве потребителей. Зачастую в сеть подключаются обогреватели, кофеварки, дополнительные кондиционеры, освещение салона, насосы подкачки воды и пр. Иногда общие требования электрооборудования превышают 2 кВт, поэтому приходится монтировать запасные или дублирующие источники питания.
4. В сети устанавливают инвертор, переводящий 12 В постоянного тока в 220 В переменного, к которому нередко подключены многие потребители. Этот вариант актуален для туристов, предпочитающих отдых в палатках или специализированных кемпингах. Часть нагрузки при наличии второго АКБ перераспределяется и может уберечь аккумуляторы от глубокого разряда.

Для чего соединяют источники питания

Соединяя между собой отдельные источники питания, можно получить несколько выгод:

• Поднять напряжение питания.
• Уменьшить или увеличить ток в цепи потребителя.
• Увеличить общую ёмкость сборки батарей.

Потребляемая мощность равна произведению напряжения, приложенного к потребителю и протекающего в цепи тока.

Таким образом, увеличивая напряжение питания, можно снизить нагрузку на провода от протекающего тока. Легко можно заметить, что чем больше параметр тока, тем сильнее греются проводники. Нагрев не производит никакой работы, а значит, суммарный коэффициент полезного действия электрического устройства снижается.

Основные характеристики заряжаемых батарей

Прежде чем приступить к «опытам» и соединить аккумуляторы, надо понять, какими характеристиками они обладают и что даёт каждый из видов соединений.

Первая характеристика номинальное напряжение. Параметр определяет, какое напряжение может быть между положительной и отрицательной клеммами. Характеристика эта не постоянная и номинальное значение выдаётся в цепь только от полностью заряженного источника питания, по мере разряда и под нагрузкой электродвижущая сила (ЭДС) снижается.

На сегодняшний день самыми популярными значениями являются 1,2, 2,4, Вольт.

Подключая несколько источников последовательно, достигают повышенного напряжения на выходе сборки.

Ёмкость показывает, какое количество электричества устройство способно выдать до достижения минимального допустимого уровня разряда и измеряется в Ампер/часах.

Например, обозначение 50 А/ч говорит о том, что при токе равном 1А, батарея будет обеспечивать питание 50 часов, или при токе 2 А проработает 25 часов до следующей зарядки.

Представленный расчёт примерный и действует только для малых токов разряда. Повышенный ток быстрее разряжает аккумулятор. Уточнить характеристику можно по прилагаемым к изделиям диаграммам разрядных характеристик.

Пример характеристики разряда в зависимости от тока нагрузки

Общая ёмкость при любом из видов подключений будет равна суммарным показателям всех включённых в цепь аккумуляторов.

Как установить второй аккумулятор для автозвука в машину?

Некоторые автопроизводители сразу устанавливают дополнительный АКБ в машину. Но, к сожалению, таких моделей очень мало.

Советы по размещению и подключению аккумулятора к аудиосистеме:

1. Желательно устанавливать АКБ вне салона. Некоторые виды выделяют вредные испарения.
2. Лучше использовать более мощный генератор. В таком случае он будет быстро восстанавливать заряд двух источников питания.
3. Ёмкость двух АКБ должна быть одинаковой.
4. Желательно, чтобы второй аккумулятор мог выдержать большое количество циклов разряда-заряда.

Существует несколько вариантов подсоединения. Рассмотрим, как подключить второй аккумулятор для автозвука.

Параллельное подключение

Является наиболее простым и известным. Но существует значительный минус, при таком подключении вся энергия второго будет проходить через первый АКБ. Кроме того, они способны отдавать энергию пока заряд на двух АКБ не будут ровными. Для такого подключения соединяются клеммы АКБ автозвука и штатного АКБ.

Диодный изолятор

Подсоединение выполняется через диодный изолятор. Он проводит ток в необходимом направлении и изолирует бортовую сеть и второй АКБ. Но стоит такое удовольствие недёшево. При таком подключении все гаджеты питаются от дополнительного источника питания. Но при движении оба аккумулятора будут заряжаться от генератора.

Общая сеть

На рынке представлены специальные приборы, которые позволяют управлять парой аккумуляторов. В таком случае машина питается от двух АКБ. Если напряжение в одной падает, то прибор переключается на вторую батарею. Заряжаются по такому же принципу. Они дают возможность выбрать, какой аккумулятор использовать. Некоторые модели уведомляют о низком заряде и отключают потребляющие устройства. После подключения вы можете провести тест, и самостоятельно убедится, что дополнительный АКБ — это не роскошь, а необходимость.

Комбинированный метод

В некоторых случаях нужно одновременно увеличить емкость и напряжение АКБ. Для этого применяется два комбинированных метода соединения:

1. Для начала проводится последовательное соединение нескольких батарей. Подобным образом достигается требуемое рабочее напряжение. На втором этапе проводится параллельное коммутирование нескольких батарей, полученных при последовательном соединении аккумуляторов. Проводится создание нескольких последовательных цепей для достижения требуемой емкости.
2. Второй метод предусматривает параллельную коммутацию аккумуляторов с требующейся емкостью, после чего они соединяются последовательно для достижения требуемого тока.

Комбинированный метод применяется крайне редко, так как предусматривает использование нескольких источников питания

При выборе наиболее подходящих аккумуляторов уделяется внимание их техническому состоянию, емкости и напряжению генерируемого тока

Повышение напряжения с одновременным увеличением емкости АКБ

Ярким примером смешанного или комбинированного соединения аккумуляторов в комплекс с необходимыми показателями рабочего напряжения и электрической емкости служат источники питания машин с электрическим приводом.

Тяговые аккумуляторные батареи для обеспечения работы приводных и управляющих двигателей электроприводных машин и механизмов комплектуются именно по такой схеме. Достаточно подробно о способах соединения АКБ изложено в этом видео:

Комбинированное соединение подразумевает использование в коммутационной схеме одновременно последовательного и параллельного способов подключения. Возможны два варианта:

1. Сначала методом последовательного соединения источников подготавливаются батареи с требуемым рабочим напряжением. На втором этапе параллельно коммутируется необходимое количество подготовленных сборок для обеспечения потребной электрической емкости.

2. Во втором варианте параллельной коммутацией предварительно набираются батареи с требуемой емкостью. После этого устройства соединяются последовательно до достижения необходимого рабочего напряжения.

Схема последовательно-параллельного соединения аккумуляторных батарей наиболее часто применяемая, так как современные батареи для автономного энергообеспечения домов имеют номинальное напряжение 3,4 В

Комплектование АКБ комбинированным способом позволяет формировать источники питания, напряжение и электрическая емкость которых ограничивается только занимаемым ими рабочим пространством.

Выбор места для установки второго аккумулятора

В любом легковом автомобиле есть всего три условных зоны, куда можно поставить второй аккумулятор:

1. Подкапотное пространство.
2. Салон.
3. Багажное отделение.

Начнем, пожалуй, с салона, так как про это место почти всегда говорят, что категорически нельзя. Действительно, если в роли второго аккумулятора вы планируете использовать классику с жидким электролитом, то, конечно же, устанавливать его в салоне не стоит. Испарения и все такое… Но что касается более продвинутых источников питания – гелевых, например? Аналогичные аккумуляторы у многих стоят прямо под ногами в виде источников бесперебойного питания для компьютеров. Так почему же АКБ с такой же технологией изготовления нельзя поставить в салон автомобиля? Да можно. Если есть место, конечно же.

Под капотом многих автомобилей не то, что второй аккумулятор, спичечный коробок не влезет. Потому многие автовладельцы при рекомендации этого варианта крутят указательным пальцем у виска. Да, им такой вариант не подходит. Но есть же и такие машины, под капотом которых очень много свободного места. И если уж и есть лучшее место для второго аккумулятора, то оно находится именно здесь. Но не всегда.

Так, если вы планируете подключать вторую АКБ через автоматическое коммутирующее устройство, то место ее установки не очень критично. Если же два аккумулятора подключаются в параллель напрямую, то здесь огромное значение играет расстояние между ними. Дело в том, что напрямую соединять их можно только проводами внушительного сечения. В противном случае будут конские просадки напряжения, нагрев силовых проводов и даже пожар. А если вторая АКБ устанавливается под капотом, то подсоединить ее нормальными проводами куда проще, чем тянуть такие в заднюю часть автомобиля.

Собственно, третье место для установки второй аккумуляторной батареи – багажник – является не самым лучшим вариантом. Но иногда больше просто некуда. В таких случаях подключать АКБ надо только через коммутатор или посредством очень толстых проводов.

Основные меры предосторожности

Как правильно подключить аккумулятор и не нанести вреда здоровью? Сбои могут быть вызваны механическими повреждениями, поэтому действия лучше выполнять в защитных очках и диэлектрических перчатках из толстой резины, которые защитят от кислотных или щелочных ожогов. Украшения на руках лучше снять. Если в ваших планах — зарядить батарею, необходимо очистить ее от грязи и внимательно осмотреть. Трещины на корпусе и следы протекания автоматически делают аппарат непригодным к использованию. Максимум безопасности обеспечит отсутствие ключа в замке зажигания, но можно просто установить его в нулевое положение.

Обращайтесь с демонтированной батареей осторожно. Не трясите и не переворачивайте вверх дном, избегайте механического повреждения блока, шейки и заливочной пробки

Добавлять кислоту и сберегать АКБ в разряженном состоянии настоятельно не рекомендуется.

Как подключить усилитель в машине к аккумулятору

Магнитолы в машине с некоторых пор стала обязательным компонентом. Для оптимального питания устройство подключают напрямую к аккумулятору. Это позволяет слушать музыку при выключенном моторе. Но нужно понимать, если произойдет утечка, магнитола может разрядить АКБ до ноля.

Для мощного и чистого звучания музыки применяется усилитель, который использует энергию АКБ, повышая ее до нужных параметров. Питание усилителя подключается в АКБ через медный кабель с предохранителем, рассчитанным на силу тока.

Провода до места размешения (обычно в багажник) прокладываются в гофрированной трубке. К плюсовому проводу монтируется предохранитель, и минусовой контакт замыкается на массу. Магнитола и усилитель связаны межблочным кабелем.

Как правильно установить аккумулятор на автомобиль

Для того, чтобы установить и подключить источник питания на авто, не обязательно обращаться на станцию технического обслуживания – это можно сделать дома или в гараже.

Для этого понадобятся простейшие инструменты и инвентарь самозащиты (защитные очки и латексные перчатки).

Нужно придерживаться следующих правил:

1. При установке АКБ защита глаз – очень важный фактор. Если случайно перепутать положительные и отрицательные кабеля, при нагреве батарея может лопнуть, распыляя кислоту, находящуюся в корпусе. Латексные перчатки защитят руки в случае течи.
2. Следует убедиться, что зажигание выключено и все электронные приборы отключены. Скачок напряжения приведет к выходу из строя электрооборудования.
3. Перед установкой АКБ на автомобиль, нужно очистить клеммы пищевой содой, разбавленной с водой. Для этого используйте проволочную щетку, чтобы удалить коррозию или накопление грязи и окиси на клеммах. Чтобы приготовить раствор, добавьте одну столовую ложку соды (15 мл) на два стакана (470 мл) воды. По окончании очистки, протрите клеммы и места возможных загрязнений чистой ветошью.
4. Используя ту же смесь и металлическую щетку, очистите клеммы, которые находятся на автомобиле. По окончании очистки, остатки от щетки и соды, а также места возможных загрязнений вытрите чистой ветошью.
5. Необходим хороший контакт между клеммами на автомобиле и плюсом и минусом на АКБ.
6. Положительный и отрицательный стержень аккумулятора, а также клеммы, которые находятся на автомобиле, необходимо смазать специальной смазкой для предотвращения коррозии.
7. Необходимо проверить и устранить наличие повреждений и трещин на проводах, подходящих к источнику питания. При необходимости нужно заменить провода, используя торцовый ключ нужного размера. Распределить провода нужно так, чтобы минусовая клемма находилась рядом с минусом, а плюсовая с плюсом.
8. После всех проведенных работ, необходимо поднять батарею и аккуратно поставить в аккумуляторный отсек. Нужно быть предельно осторожным, чтобы не придавить пальцы, так как аккумулятор имеет большой вес.

Для крепления источника питания приспособлен специальный резиновый ремень или металлический крюк, который можно ослабить или затянуть.

Способы параллельного соединения

Существует несколько способов параллельного соединения аккумуляторов

Способ 1

Оборудование подключено к положительному и отрицательному полюсам крайнего аккумулятора.

Обычно аккумуляторы соединяют между собой медным кабелем сечением 35 мм2 с удельным сопротивлением около 0,0006 Ом на метр. Таким образом сопротивление кабеля длиной 20 см между аккумуляторами будет 0,00012 Ом. Это очень мало, но если добавить 0,0002 Ом для каждого соединения (клемма на кабеле, клемма на аккумуляторе и т.д), то сопротивление возрастет до 0.0015 Ом.

Если нагрузка распределена между аккумуляторами равномерно, то при потребляемом токе 100 ампер, каждый из четырех аккумуляторов отдает по 25 ампер. Однако в рассматриваемой схеме самый большой ток отдает нижний аккумулятор, а ток каждого следующего постепенно уменьшается.

Это происходит потому, что ток идущий от нижнего аккумулятора не встречает на своем пути никакого сопротивления кроме сопротивления кабеля к нагрузке. Ток от второго снизу аккумулятора дополнительно проходит через два соединительных провода, от второго снизу через четыре и от самого верхнего через шесть. Таким образом, вклад верхнего аккумулятора в общий ток гораздо меньше, чем нижнего.

Два способа подключения нагрузки к батарее параллельно соединенных аккумуляторов. Слева — неправильный. Справа правильный

Во время зарядки происходит тоже самое — нижний аккумулятор заряжается большим током чем верхний. Условия его работы тяжелее, и он выйдет из строя раньше.

Вычисления показывают, что при внутреннем сопротивлении аккумулятора 0,02 Ом, сопротивлении клемм 0,0015 Ом и нагрузке 100 ампер, возникает следующее распределение тока между аккумуляторами:

Нижний аккумулятор — 35,9 ампер.

Второй снизу — 26,2 ампер.

Третий снизу —  20,4 ампер.

Верхний аккумулятор —  17,8 ампер.

Таким образом, нижний аккумулятор обеспечивает вдвое больший ток чем верхний. Однако в два раза большая нагрузка нижнего аккумулятора не означает, что его срок службы вдвое меньше. По мере разряда нижнего аккумулятора, нагрузка перераспределяется между остальными тремя аккумуляторными батареями. Недостаток такого подключения в том, что батарея в целом эксплуатируется с огромным дисбалансом и стареет гораздо быстрее, чем при правильной балансировке.

Способ 2

При втором способе соединение аккумуляторов между собой остается прежним, но нагрузка подключается к разным аккумуляторам. Распределение тока в модифицированной батареи при нагрузке 100 А следующее:

Нижний аккумулятор –26,7 ампер.

Второй снизу —  23,2 А.

Третий снизу —  23,2 А.

Верхний аккумулятор — 26,7 ампер.

Улучшение по сравнению с первым методом существенное и аккумуляторы гораздо ближе к правильной балансировке.

Способ 3

Чем дороже тяговые аккумуляторы и чем ниже их внутреннее сопротивление, тем важнее точная балансировка. Для лучшего баланса необходимо, чтобы количество связей между каждым аккумулятором и нагрузкой было примерно одинаковым.

Еще один вариант параллельного соединения аккумуляторов.

В первом способе подключения ток от нижнего аккумулятора поступал в нагрузку без дополнительных соединений. Верхний аккумулятор имел 6 соединений. Во втором способе количество соединительных звеньев для верхнего и нижнего аккумуляторов уменьшилось до 3.

При третьем способе положительные клеммы каждого аккумулятора подключаются к общей шине. То же самое выполняют и для отрицательных полюсов. Длина проводников от аккумуляторных клемм до шины должна быть примерно одинаковой, в противном случае теряется одно из основных преимуществ такого способа подключения — равное сопротивление между каждым аккумулятором и нагрузкой.

Разница в результатах между третьим и вторым способом соединения намного меньше различий между 1-м и 2-м, но для 4-8 дорогостоящих аккумуляторов дополнительная работа может быть оправдана.

Какие АКБ использовать

Есть несколько причин поставить ещё одну батарею. Это актуально сделать, если вы часто пользуетесь в машине:

• нештатным обогревателем;
• пусковым устройством;
• кофеваркой;
• планшетом;
• DVD проигрывателем;
• современной противоугонной системой и пр.

Но открытым остаётся вопрос о том, какой именно аккумулятор будет лучше выбрать.

Есть несколько вариантов, о которых чаще всего идёт речь:

• классические свинцово-кислотные АКБ;
• гелевые устройства;
• АКБ типа AGM.

Чтобы понять, какой аккумулятор будет правильнее выбрать, стоит рассмотреть сильные и слабые стороны представленных вариантов.

Свинцово-кислотные

Есть только один аргумент в пользу таких аккумуляторов. Это низкая цена. Но существует сразу несколько объективных причин, почему обычные классические свинцово-кислотные АКБ (WET) не используют в машинах при установке дополнительных мощных потребителей.

Их главными недостатками принято считать:

• непродолжительный срок службы;
• быстрый износ при активной эксплуатации;
• размещать банки можно только вертикально;
• может сильно проседать напряжение;
• в закрытом пространстве их использовать нельзя;
• эти батареи невозможно поставить в багажнике;
• на полную подзарядку уходит много времени.

То есть такой вариант рассматривать вообще нет смысла.

Гелевые

Теперь посмотрим на то, какие плюсы и минусы характерны для гелевых (GEL) аккумуляторов.

К сильным сторонам относят:

• хорошие показатели внутреннего сопротивления;
• высокая устойчивость к глубоким разрядам;
• возможность установки в любом положении;
• нет вредных испарений при работе.

Но есть и несколько минусов:

• при зарядке требуется брать качественные автоматические ЗУ;
• если температура за бортом очень низкая, батарея не сможет отдавать большой ток;
• это достаточно дорогостоящий вид АКБ.

Вполне себе неплохой вариант. Но есть ещё один.

AGM

Чаще всего выбирают АКБ, изготовленные по AGM технологии. Они несколько отличаются от гелевых, поскольку здесь внутри используются стекловолокно и особые добавки.

К сильным сторонам относят:

• устойчивость к просадке напряжения;
• быстрый заряд;
• устойчивость к глубокому разряду;
• отсутствие опасных испарений;
• полностью герметичный корпус.

Как и в случае с GEL АКБ, здесь камнем преткновения может стать высокая стоимость и необходимость применения ЗУ с автоматическим выключателем.

Если вы планируете ставить себе аудиосистему, подключать мощный автопылесос, компрессор в машину, тогда самым правильным выбором станут батареи типа GEL или AGM.

Какой источник питания выбрать

При выборе устройств для дополнительного питания необходимо учитывать такие свойства, как возможность многократного прохождения циклов заряд/ разряд. Хорошо могут справиться с этим гелевые АКБ, но недостатком для них может быть восстановление заряда от бортовой сети.

Не рекомендуется установка кислотных и АГМ источников питания, в результате такого союза вторые будут обирать заряд у кислотных при этом приводя к преждевременному падению внутренней емкости. АГМ батареи имеют повышенный пусковой ток, а также ускоренные режимы заряда и разряда, в отличие от кислотных, у которых указанные свойства протекают медленнее.

Не рекомендуется применение устройств питания, где применяется кальций в качестве материала для легирования электродов. Они не переносят глубоких разрядов. В результате этого лучшими считаются комбинированные аккумуляторные батареи.

Особенности зарядки при параллельном соединении

Во время начала этого процесса предпочтительной является передача довольно большого зарядного тока. Ведь сначала будет восстанавливаться поверхность аккумулятора, а потом – нижние его слои. Одновременно с этим желательным является уменьшение тока, поскольку снижается интенсивность электрохимической реакции, вследствие чего из-за большого количества энергии может «закипеть» электролит (будет происходить его разложение).

Если рассматривать один из самых популярных типов аккумуляторов – свинцово-кислотный, то он при нарушении данного предписания вряд ли сразу выйдет из строя. Но вот срок его службы явно существенно сократится

Вообще, если говорить о зарядке источников питания, то стоит сконцентрировать внимание на том, что желательно пользоваться заводскими приборами. Если эксплуатировать что-то иное, то могут быть не учтены определённые аспекты (или неправильно приняты во внимание), что обернётся проблемами в будущем

Параллельное подсоединение второго аккумулятора

Такой способ подключения в машине двух АКБ считается наиболее простым. Для этого соединяются одинаковые полюса обеих батарей. Однако при этом подключении возможны некоторые проблемы.

Общее автомобильное оборудование, а также дополнительные потребители, питаются от штатной батареи. Другими словами, передача электрической энергии происходит от второй АКБ потребителям, используя только одну главную батарею.

Первой расходуется энергия штатного АКБ, затем разряд пополняется из дополнительной батареи. Подзарядка требует много времени. Причем необходимо помнить, что передача энергии второй батареей происходит до момента выравнивания заряда на аккумуляторах. Получается, в автомобиле стоит два АКБ, а оба заряжены только на 50%.

Какие виды соединения существуют

Чаще всего используется последовательное и параллельное соединение аккумуляторов. Есть еще третий вид, комбинированный, или последовательно-параллельный.

Можно ли соединять АКБ разной емкости

Последовательно – нет. Дело в том, что от емкости зависит внутреннее сопротивление. Чем больше емкость, тем ниже сопротивление. В сборке образуется большая разница напряжения, и где-то оно может оказаться сильно выше предела, а где-то – намного ниже. При подключении зарядного устройства аккумулятор с меньшей емкостью зарядится быстрее и на нем будет избыток напряжения, что приведет к порче и потере емкости, в то время как аккумуляторы с большей емкостью так и не зарядятся до конца.

При подключении нагрузки произойдет обратная ситуация: маленький аккумулятор разрядится ниже допустимой границы (так называемый глубокий разряд), в результате потеряв часть своей емкости.

На вопрос о том, можно ли параллельно соединять аккумуляторы разной емкости, ответ – да

Но осторожно. Убедитесь, что напряжение на их клеммах равно

Если оно будет сильно отличаться, это может вызвать короткое замыкание либо порчу меньшего аккумулятора. Еще стоит учитывать, что клеммы конкретного аккумулятора могут не выдержать слишком сильный ток в течение длительного времени. Смотрите технические характеристики перед сборкой.