Akumulator motocyklowy

Akumulator – twój pokładowy magazyn energii elektrycznej jest bardzo ważnym i często niedocenianym elementem wyposażenia. Bez akumulatora nowoczesny motocykl nie jest w stanie poprawnie funkcjonować. I nie chodzi tu tylko o sam rozruch silnika ale o poprawne działanie całej pokładowej elektroniki w czasie jazdy i postoju.

Co zatem musisz wiedzieć na temat akumulatora, aby służył Ci długo i bezawaryjnie? Trochę już o tym pisałem w artykule o przygotowaniu motocykla do sezonu ale po kilku dyskusjach ze znajomymi motocyklistami uznałem że przyda się osobny wpis na ten temat. Zacznijmy więc od podstaw…

W dużym uproszczeniu akumulator to urządzenie służące do magazynowania energii elektrycznej. Składa się z zestawu ogniw. Każde ogniwo zbudowane jest z kompletu elektrod – dodatniej i ujemnej, pomiędzy którymi znajduje się elektrolit. W procesie ładowania, po przyłożeniu napięcia do elektrod, w elektrolicie zachodzą odwracalne zmiany chemiczne. Proces rozładowywania ogniwa przebiega odwrotnie – na skutek przemian chemicznych na elektrodach pojawia się napięcie, które można wykorzystać. Aby osiągnąć napięcie potrzebne do zasilenia odbiorników w motocyklu, nie wystarczy pojedyncze ogniwo. Z tego powodu w akumulatorze jest ich cały zestaw. Są podłączone w taki sposób aby sumować napięcie powstające na poszczególnych ogniwach. Całość zamknięta jest w prostopadłościennej obudowie z tworzywa sztucznego z dwoma wyprowadzonymi biegunami “+” i “-“, do których można przymocować przewody instalacji.

Akumulator motocyklowy – rodzaje

W obecnie produkowanych motocyklach stosuje się bezobsługowe akumulatory żelowe lub akumulatory AGM (Absorbent Glass Mat). W akumulatorze żelowym płynny elektrolit zastąpiono żelem z kwasu siarkowego i krzemionki. W akumulatorze AGM elektrolit zgromadzony jest w separatorze z włókninowej maty szklanej, który chroni go przed wylaniem.

Wspólne cechy obu tych rodzajów akumulatorów to:

• możliwość pracy w każdym położeniu
• brak konieczności kontroli i uzupełniania elektrolitu
• brak zagrożenia wyciekiem elektrolitu
• wysoka odporność na wstrząsy i wibracje

Jest też nieco różnic, które powodują że niektórzy producenci motocykli sięgają po sporo droższe akumulatory AGM.

• Akumulatory AGM mają korzystniejsze parametry elektryczne co pozwala na obciążanie ich większym prądem w czasie rozruchu silnika. W tym aspekcie akumulatory żelowe znacznie ustępują im możliwościami.
• Akumulatory AGM mają dłuższą żywotność i zauważalnie wyższą cenę niż ich żelowe odpowiedniki. Zazwyczaj są montowane w dużych i droższych konstrukcjach motocykli.
• Akumulatory AGM lepiej znoszą niskie temperatury kosztem dużej wrażliwości na przegrzanie
• Akumulatory żelowe mają jednak pewną przewagę – są znacznie bardziej odporne na głębokie rozładowanie i mniej wymagające jeśli chodzi o sposób ładowania niż akumulatory AGM.
  

Nie powinno się stosować odmiennego rodzaju akumulatora niż zalecany przez producenta motocykla. Zamontowanie akumulatora żelowego w pojeździe przystosowanym do akumulatora AGM będzie skutkowało skróceniem jego żywotności przez zbyt duże obciążenia rozruchowe i inną charakterystykę procesu ładowania. W bardziej zaawansowanych motocyklach mogą też pojawiać się problemy z elektroniką i “dziwne” błędy zgłaszane przez komputer. Użycie akumulatora AGM w miejsce żelowego nie powinno powodować na tyle poważnych problemów ale w niektórych przypadkach może niekorzystnie wpłynąć na trwałość akumulatora. Przykładowo: projektanci motocykli, aby nie podnosić jego temperatury, umieszczają akumulator AGM z dala od silnika i chłodnicy. Miejsce na akumulator żelowy może być słabiej chłodzone i zamontowany w nim akumulator AGM będzie pracował w gorszych dla siebie warunkach termicznych.

Co oznaczają parametry akumulatora?

Napięcie nominalne – napięcie instalacji w której pracuje akumulator. Jednostką jest wolt (V), W 99% motocykli napięcie instalacji to 12V. Ten 1% to stare konstrukcje motocykli i motorowerów z instalacją 6V. Rzeczywiste napięcie na zaciskach akumulatora w trakcie eksploatacji nie będzie wynosić dokładnie 12V. W trakcie rozruchu będzie spadać poniżej tej wartości a w czasie pracy alternatora (prądnicy prądu przemiennego) i ładowania akumulatora, będzie mogło wynosić nawet ponad 14V.

Pojemność – ilość energii elektrycznej zmagazynowanej w akumulatorze. Jednostką jest amperogodzina – Ah. Motocyklowe akumulatory mają najczęściej pojemności od 4 do 15 Ah.

Dla zobrazowania czym jest pojemność w Ah, możesz sobie wyobrazić ilość godzin, przez które akumulator będzie w stanie oddawać prąd o natężeniu 1 A aż do pełnego rozładowania.

Przykładowo dla akumulatora 12Ah będzie to 12 godzin. Czy 1 A to dużo? Prąd 1A pobiera odbiornik o mocy 12W. Dla porównania pojedyncza żarówka reflektorowa H7 ma moc 55W.

Teoretycznie, im większa pojemność akumulatora tym lepiej, niemniej przy wyborze akumulatora najlepiej bazować na zaleceniach producenta. Alternator motocykla może nie mieć wystarczającej mocy, aby przy częstym uruchamianiu, naładować do pełna akumulator o znacząco większej pojemności niż projektowana.

Prąd rozruchowy – maksymalny prąd jakim można obciążyć akumulator w najbardziej krytycznym momencie czyli w czasie pracy rozrusznika. Jednostką są ampery (A). W motocyklach, w zależności od wielkości silnika, prąd potrzebny do rozruchu wynosi od 100 do 550 A.

Aby móc porównywać parametry różnych akumulatorów, norma EN definiuje tzw. prąd zimnego rozruchu CCA (Cold Cranking Amperage). Jest to wartość prądu, jaką akumulator może oddać w sposób ciągły w temperaturze -18° C tak, aby napięcie po 10 sekundach rozładowania tą wartością prądu nie było niższe niż 7,5 V.

Rozmiary – kształt i wymiary akumulatora muszą pasować do miejsca w którym jest zamontowany. Producenci motocykla przewidują je do konkretnego typu akumulatora co pozwala go zamontować w sposób uniemożliwiający mu przemieszczanie się.

Biegunowość – P+ lub L+

Gdy patrzysz na akumulator od strony biegunów a dodatni znajduje się z prawej strony to masz model “P+”. Gdy układ biegunów jest odwrotny, masz “L+”. To ważne przy zakupie nowego akumulatora, gdyż przewody wychodzące z instalacji elektrycznej motocykla są grube, sztywne i nie mają zapasu. Nie sięgną do właściwych biegunów gdy te będą zamienione miejscami.

Skoro już znasz budowę i znaczenie podstawowych oznaczeń akumulatora to czas na nieco wiedzy o jego użytkowaniu.

Jaka jest żywotność akumulatora?

Nie miej złudzeń… akumulator, nawet prawidłowo użytkowany, zakończy żywot na długo przed innymi mechanizmami motocykla. Pracuje on w naprawdę trudnych warunkach, które wpływają na jego zużywanie się. W skrócie cykl pracy akumulatora wygląda następująco:

• W trakcie uruchamiania silnika pobierany jest z niego prąd o bardzo dużym natężeniu. Proces rozładowania jest wtedy gwałtowny.
• Gdy silnik motocykla podejmie pracę i uzyska normalną prędkość obrotową, rozpoczyna się zasilanie odbiorników z alternatora. W tym samym czasie część wyprodukowanej energii elektrycznej trafia do akumulatora i powoduje jego stopniowe doładowywanie.
• W czasie dłuższej jazdy akumulator ładuje się aż do osiągnięcia stanu pełnego naładowania. Przy krótkich odcinkach często nie ma na to szansy.
• Po zatrzymaniu silnika, akumulator przejmuje na siebie zasilanie urządzeń pozostających w stanie czuwania takich jak immobiliser czy alarm. Czasami jeszcze kilka minut po wyjęciu kluczyka trwa znaczny pobór prądu – działa komputer pokładowy, wentylator chłodnicy i inne urządzenia. A następnie powtarza się cykl rozruchu i ponownego ładowania akumulatora.
• To wszystko dzieje się w różnych, czasem skrajnych, temperaturach otoczenia i z różną częstotliwością.

W idealnych warunkach żywotność dobrej jakości akumulatora to minimum 4 lata. Ale w praktyce może ona znacznie się skrócić na skutek kilku czynników:

Sprawa pierwsza – sprawność układu ładowania.

Prawidłowo działający układ ładowania zapewnia akumulatorowi właściwe napięcie ładowania, wynoszące od 13.0V do 14,4V. Jeśli układ ten nie stabilizuje napięcia ładowania w odpowiednim przedziale, akumulator będzie ustawicznie niedoładowany lub przegrzany zbyt dużym prądem ładowania. Obie sytuacje znacząco skracają okres eksploatacji.

Zagadnienie drugie – bilans mocy pobieranej i produkowanej w instalacji motocykla.

Projektant motocykla oblicza efektywność energetyczną alternatora (prądnicy prądu przemiennego) z pewnym zapasem, uwzględniając pojemność akumulatora i sumę poboru pokładowych odbiorników. Dzięki temu, nawet przy włączonych wszystkich odbiornikach energii, akumulator nadal jest ładowany i ma szansę uzupełnić zapas energii po rozruchu silnika. Musisz jednak pamiętać że użytkowanie dodatkowo zainstalowanych odbiorników elektrycznych może zachwiać tą równowagę i spowodować trudność w pełnym naładowaniu akumulatora w czasie jazdy. Robiąc “prądowy rachunek sumienia” w pierwszej kolejności zwracaj uwagę na elementy pobierające duży prąd z instalacji. Są to przede wszystkim elementy grzewcze (podgrzewane manetki i siedzenia, odzież elektryczna) oraz oświetlenie (klasyczne żarówki halogenowe, przetwornice wysokiego napięcia do lamp wyładowczych). Pamiętaj też że alternator aby generować ilość energii wystarczającą do zasilenia odbiorników, musi osiągnąć nominalną prędkość obrotową. Długotrwała praca silnika na wolnych obrotach może wygenerować zbyt małą ilość energii aby zasilić wiele odbiorników i skutecznie ładować akumulator. W takiej sytuacji wyłącz część odbiorników aż do czasu pełnego naładowania akumulatora.

Po trzecie – ogólny stan mechaniczny motocykla

Jeśli mechanizmy motocykla są sprawne, dobrze dobrany i naładowany akumulator bez problemu wystarcza do zasilenia rozrusznika. Pobór prądu nie przekracza wtedy prądu rozruchowego a czas jego przepływu ograniczony jest do minimum. Gorzej, gdy motocykl musisz uruchamiać kręcąc rozrusznikiem długo i często. Długotrwałe obciążanie akumulatora będzie prowadzić do jego wcześniejszego zużycia.

Zabójca akumulatora – głębokie rozładowanie

Do poważnego uszkodzenia akumulatora może doprowadzić jego znaczne rozładowanie i pozostawienie w takim stanie. Może to mieć miejsce np. gdy zostawisz włączony odbiornik prądu w czasie parkowania lub pozostawisz motocykl na długi czas (kilka tygodni, miesięcy) bez uzupełniania energii w akumulatorze. Nowoczesne akumulatory żelowe nie są na to aż tak wrażliwe jak starsze konstrukcje ale nadal jest to jedno z poważniejszych “przestępstw” w użytkowaniu motocyklowej baterii. Gdy dojdzie do takiego rozładowania jak najszybciej naładuj akumulator.

Jak postępować z akumulatorem?

Czas na kilka praktycznych zasad i sposobów, które powinien znać każdy motocyklista.

Ładowanie akumulatora prostownikiem

W normalnej sytuacji akumulator ładowany jest w czasie jazdy i nie ma potrzeby jego doładowywania na postoju. Jeśli jednak pojawia się konieczność naładowania akumulatora – najlepiej podłącz specjalizowany prostownik motocyklowy. Na rynku znajdziesz szeroką ofertę różnych producentów. Ja polecam wybór prostownika ze sterownikiem mikroprocesorowym jakiejś znanej firmy np. CTEK. Dzięki cyfrowemu sterowaniu prostownik realizuje wielokrokowy cykl ładowania, dobierając napięcie i prąd w taki sposób aby wydłużyć żywotność akumulatora. Poszczególne fazy mają na celu usunięcie siarczanów z elektrod , test możliwości ładowania akumulatora, wstępne szybkie ładowanie, test stanu naładowania, test szybkości rozładowania, powolne naładowanie do 100% oraz podtrzymanie w stanie pełnej gotowości do pracy. Ta ostatnia funkcja przydaje się w sytuacji dłuższej przerwy w użytkowaniu motocykla.

Ładowarki takie mają zazwyczaj możliwość podpięcia pod specjalizowane gniazdo lub pod gniazdo zapalniczki. Dzięki temu nie ma konieczności wyjmowania akumulatora do ładowania ani podpinania przewodów bezpośrednio do klem akumulatora.

Tu mała uwaga: mikroprocesorowe prostowniki podłączane do szyny CAN-BUS w stanie całkowitego rozładowania akumulatora, mogą nie rozpocząć ładowania! Gdy ładowarka zgłosi status “no battery” pomimo poprawnego wpięcia w gniazdo, musisz podpiąć elektrody prostownika bezpośrednio do jego zacisków.

Gdy używasz innego typu prostownika, upewnij się że prąd ładowania nie przekroczy 1/10 pojemności akumulatora (np 1,2 A dla akumulatora 12Ah). Ładowanie zbyt dużym prądem w sposób niekontrolowany (czyli bez analizy korelacji pomiędzy zmianami napięcia i natężenia prądu wykonywanej przez systemy mikroprocesorowe) może doprowadzić do uszkodzenia akumulatora. Generalnie im mniejszy prąd ładowania tym lepiej choć ładowanie przebiega dłużej.

Akumulator – odłączanie i podłączanie

Czasami staniesz przed koniecznością odłączenia akumulatora od instalacji motocykla. Przyczyną może być konieczność naprawy, wymiana akumulatora lub jego przechowywanie poza motocyklem.

• Po odłączeniu akumulatora niektóre ustawienia komputera pokładowego będą wyzerowane. Upewnij się w instrukcji jakie czynności musisz podjąć po ponownym podłączeniu, zanim rozpoczniesz pracę.
• Nigdy nie odłączaj akumulatora przy włączonym silniku a nawet przy włączonej stacyjce. Może to doprowadzić do poważnych uszkodzeń elektroniki twojej maszyny!
• Zawsze najpierw demontuj ujemny przewód. Dopiero po nim odkręcaj przewód dodatni. Powód? Całkiem prozaiczny. Jeśli przy odkręcaniu ujemnego bieguna dotkniesz kluczem metalowego elementu motocykla – nic się nie stanie. Jeśli jednak, przed rozłączeniem ujemnego bieguna, zetkniesz kluczem biegun dodatni z konstrukcją motocykla to zwarcie będzie widowiskowe! Może doprowadzić do uszkodzenia akumulatora a nawet do pożaru. Sam widziałem już klucz “10” rozgrzany do czerwoności prądem zwarcia. Akumulator po tej akcji był do wyrzucenia (o kluczu nie wspominając).
• Podłączenie wykonujesz w sposób odwrotny – najpierw zamontuj przewód dodatni a po nim ujemny. I to również wykonaj przy wyłączonej stacyjce.

Uruchamianie z przewodów

Gdy w podróży zaskoczy Cię rozładowany akumulator to możesz “pożyczyć” prąd z innego motocykla lub samochodu osobowego. Jak to zrobić poprawnie?

• Ustaw pojazdy tak aby można było połączyć przewodami ich akumulatory.
• Upewnij się że wszystkie zbędne odbiorniki elektryczne twojego motocykla są wyłączone. Wyłącz również stacyjkę.
• Podłącz pierwszy z kabli do biegunów dodatnich obu pojazdów.
• Podłącz drugi z kabli do biegunów ujemnych obu pojazdów.
• Włącz stacyjkę i pozwól na zakończenie autotestu (o ile twoja maszyna go przeprowadza)
• Spróbuj uruchomić swój motocykl w taki sam sposób, jak robisz to normalnie.
• Gdy silnik zacznie stabilnie pracować odłącz ujemny kabel od obu pojazdów
• Zrób to samo z kablem dodatnim.
• Nie wyłączaj silnika tak długo jak to możliwe. Ogranicz też używanie zbędnych odbiorników elektrycznych.

Dość powszechnym zwyczajem jest przeprowadzanie tej operacji z pracującym silnikiem “dawcy” prądu. Jest to uzasadnione w przypadku, gdy spodziewasz się że “dawca” może mieć po tym zabiegu problemy z uruchomieniem swojego silnika lub gdy silnik “biorcy” jest znacznie większej pojemności niż silnik “dawcy”. Wtedy może liczyć się każdy wat wyciśniętej mocy a pracujący alternator doda nieco prądu. Wspomnę jednak o zagrożeniu dla instalacji elektrycznej “dawcy”, jakie może pojawić się gdy jego akumulator nie jest zbyt dobrze połączony z instalacją (np. obluzowana klema). Rozruch obciąży wtedy instalację “dawcy”, co może spowodować uszkodzenia obwodu ładowania.

Utylizacja akumulatora

Na koniec, dla tych którzy przygotowują się do wymiany akumulatora przypomnę, że to urządzenie objęte jest ustawą o bateriach i akumulatorach. Oznacza to że stary akumulator musi trafić do recyklingu. Najprościej jet dostarczyć go do sprzedawcy nowego akumulatora, który ma obowiązek go przyjąć. Jeśli tego nie zrobisz, sprzedawca doliczy Ci opłatę depozytową w wysokości 30 zł.