Batteria auto: Consigli per controllo e manutenzione (Articoli)

Nessuna batteria per auto è completamente esente da usura. Pertanto, ogni batteria, prima o poi, si indebolisce al punto che la sua potenza non è più sufficiente per avviare il motore in modo sicuro, anche se viene utilizzata sempre in condizioni ottimali.
La durata necessaria per raggiungere questo stadio dipende in gran parte dall'utente del veicolo. Se si seguono le seguenti indicazioni, la batteria ringrazierà con una lunga durata (entro i limiti della sua qualità costruttiva).

I processi elettrochimici che avvengono in una batteria al piombo sono piuttosto complessi e, in questo contesto, verranno solo brevemente descritti, limitandoci agli aspetti rilevanti per l'utilizzo pratico delle batterie per auto.
Una buona descrizione dei dettagli si può trovare, ad esempio, a questo link:
http://www.microcharge.de/index.php?option=com_content&view=article&id=51&Itemid=56



Caratteristiche della batteria per auto (batteria di avviamento)

Durante l'avviamento a freddo in inverno di un motore TDI perfettamente funzionante, la batteria deve sopportare carichi equivalenti a circa 5 secondi di preriscaldamento con 60 ampere e 2 secondi di avviamento con 300 ampere. In totale, questo esempio rappresenta circa 900 ampere-secondi, ovvero 0,25 ampere-ora, che corrisponde a circa lo 0,3% della capacità nominale di una batteria da 80 Ah.
Il punto cruciale per l'avviamento non è la capacità, ma la bassa resistenza interna della batteria. Solo questa permette di fornire al motorino di avviamento centinaia di ampere, senza che la tensione della batteria diminuisca così tanto da impedire al motore di avviarsi a causa della mancanza di giri!
La misura della resistenza interna che si trova nei dati tipici delle batterie è la corrente di prova a freddo.

Durante la scarica, si forma solfato di piombo sulle piastre della batteria, che crea uno strato isolante e quindi ostacola il flusso di corrente. Per questo motivo, le batterie parzialmente cariche forniscono meno corrente di avviamento rispetto a quelle completamente cariche.
Durante la ricarica, il solfato di piombo viene normalmente riconvertito in piombo (piastra negativa) o in biossido di piombo (piastra positiva).

Il solfato di piombo tende a formare cristalli, le cui dimensioni aumentano con la profondità di scarica della batteria e con la durata della scarica. Una volta raggiunta una certa dimensione, questi cristalli non vengono più convertiti in piombo o biossido di piombo durante la ricarica, ma formano un peso morto elettricamente inattivo all'interno delle celle della batteria. La conseguente perdita di capacità è riconoscibile, tra le altre cose, dal fatto che la densità dell'acido, anche dopo lunghi tempi di carica, non raggiunge più il valore massimo di una batteria nuova (1,28 kg/l).
Lo strato di cristalli che si forma sulle piastre della batteria ostacola continuamente il flusso di corrente durante la carica e la scarica: la resistenza interna aumenta, la potenza di avviamento diminuisce e la batteria si ricarica più lentamente rispetto a una batteria nuova.
Le batterie così danneggiate vengono denominate (parzialmente) solfatate .

Ed è proprio lì che risiede il punto debole delle batterie di avviamento specializzate per fornire correnti di scarica brevi e elevate: sono piuttosto sensibili alle scariche profonde} (ad esempio, a causa di luci interne accese per lunghi periodi, o a causa di dispositivi elettronici difettosi che assorbono corrente) e reagiscono a tali trattamenti con la formazione di solfati.
Un sistema di luci di parcheggio con una potenza totale di soli 10 Watt (2 lampade da 5 Watt) scarica la batteria con circa 0,8 Ampere. Tuttavia, dopo una notte con 12 ore di luci di parcheggio accese, si consumano oltre 10 Ah, corrispondenti a circa il 13% della capacità nominale di una batteria da 80 Ah, o approssimativamente 45 avviamenti a freddo invernali!

Le batterie moderne sono "resistenti ai cicli" fino a una profondità di scarica di circa il 20%; pertanto, una batteria da 80 Ah completamente carica non viene danneggiata dall'utilizzo delle luci di parcheggio per una notte.
Con 12 ore di illuminazione continua (6 lampade da 5 Watt = 2,5 Ampere) con un consumo di circa 30 Ah, oppure con 2 notti di illuminazione di cortesia (circa 20 Ah), anche una batteria da 80 Ah si scarica oltre il limite del 20% indicato per le batterie adatte all'uso ciclico, e non si può escludere l'inizio di una solfatazione permanente.

Le batterie di avviamento convenzionali perdono circa l'1% della loro capacità al giorno a causa della autodischarga , il che significa che una batteria nuova e completamente carica, dopo circa 3 mesi di inattività senza manutenzione, è praticamente scarica e, in quel momento, già in parte solfatata!

Anche le batterie si sulfatano se vengono caricate prevalentemente con una tensione troppo bassa, e quindi una parte della loro capacità rimane costantemente inutilizzata. In questo processo, una parte corrispondente dell'acido della batteria rimane sempre legata al solfato di piombo, che non viene più decomposto anche quando, in un momento successivo, viene effettuata una carica con la tensione ottimale (come indicato sopra).

Oltre al problema dei solfati, durante le scariche profonde (ad esempio, una luce dimenticata accesa, ascolto di musica fino allo spegnimento dell'impianto per mancanza di tensione), parte della "massa elettricamente attiva" viene espulsa dalle piastre e cade nella camera di fanghi delle celle, con conseguente perdita irreversibile della capacità di accumulo di energia.

Le sovraccarichi (causati da regolatori difettosi o da una compensazione della temperatura non adeguata, come spiegato di seguito) danneggiano anche la batteria. A causa di una tensione troppo alta, le celle iniziano a rilasciare gas, ovvero l'acqua viene decomposta chimicamente e persa, con conseguente diminuzione del livello dell'acido. Sebbene ciò possa essere compensato rabboccando con acqua distillata, le bolle di gas che si formano nelle piastre possono a loro volta spingere fuori la massa attiva, riducendo così la capacità (come accennato in precedenza).
Inoltre, la corrosione delle piastre positive della batteria viene fortemente accelerata, tanto che, in caso di sovraccarico prolungato, queste possono addirittura dissolversi.
Dalle batterie che si scaricano fuoriescono idrogeno e ossigeno, creando una miscela esplosiva, quindi c'è il rischio di esplosione!

Le tensioni di carica troppo alte e troppo basse differiscono di pochi decimi di volt, e entrambe riducono significativamente la durata della batteria a causa degli effetti sopra descritti.

La tensione di carica ottimale, a temperatura ambiente, è di circa 2,4 volt per cella, quindi 14,4 volt per un sistema di batterie da 12 V. Tuttavia, questa tensione diminuisce con l'aumentare della temperatura dell'elettrolita, quindi in inverno 14,4 V sono insufficienti per una carica completa, mentre in piena estate questa tensione potrebbe sovraccaricare la batteria!
Per questo motivo, la maggior parte dei regolatori di tensione per alternatori ha una compensazione di temperatura interna che corregge la tensione erogata di conseguenza.
Tuttavia, in genere non viene valutata la temperatura effettiva della batteria (che è quella più importante), ma la temperatura del regolatore stesso, che può differire significativamente dalla temperatura della batteria a seconda delle circostanze (ad esempio, quando il calore del motore si propaga all'alternatore).


Anche i cavi tra l'alternatore (LiMa) e la batteria possono causare problemi: la loro resistenza provoca perdite di tensione quando scorre corrente, il che significa che la batteria riceve una tensione inferiore a quella erogata dall'alternatore. Per raggiungere comunque una carica approssimativamente del 100%, molti regolatori di alternatore forniscono una tensione leggermente troppo alta.



Di cosa hanno bisogno le batterie per auto?

Il sistema elettrico ideale per le batterie di avviamento comprende principalmente un alternatore potente con una compensazione della temperatura del regolatore molto precisa, resistenze minime o cavi di sezione adeguata tra l'alternatore e la batteria, assenza di assorbimento di corrente quando il motore è spento e un dispositivo di mantenimento della carica che compensa l'auto-scarica.

Quanto più ci si avvicina a questo ideale nella pratica, tanto più a lungo durerà una batteria di avviamento.
In dettaglio:

1. Con il motore fermo, disattivare tutti i dispositivi elettrici.


2. Controllare regolarmente l'impianto elettrico del veicolo alla ricerca di consumi nascosti o correnti di dispersione, scollegando una morsetto della batteria e posizionando un misuratore di corrente (multimetro) tra il morsetto e il polo della batteria.
Interrompendo l'alimentazione e riattivandola, le centraline elettroniche possono temporaneamente passare dalla modalità di standby alla modalità operativa.
Se il valore della corrente non diminuisce entro pochi minuti e torna a livelli non critici (eventualmente dopo aver acceso e spento l'accensione durante la misurazione), si consiglia di estrarre una alla volta tutte le protezioni che alimentano circuiti a tensione continua, al fine di individuare il componente che assorbe corrente.
Una volta identificato il dispositivo che consuma energia in modo eccessivo, è necessario informarsi sul comportamento normale del dispositivo specifico e, se necessario, sostituire i dispositivi difettosi.

I consumatori costanti che, nel complesso, non superano la grandezza di circa 30 mA (sistemi di allarme, ecc.) sono praticamente insignificanti per quanto riguarda la durata della batteria.
Tuttavia, la corrente di riposo aumenta generalmente con l'equipaggiamento dei veicoli: attualmente, valori intorno ai 100 mA non sono più rari, e non necessariamente indicano un difetto.
Queste dimensioni possono causare scariche inferiori all'80% della capacità residua anche in pochi giorni di utilizzo, il che, come descritto in precedenza, può indicare l'inizio della solfatazione permanente, anche nelle batterie moderne.

Il tempo, espresso in giorni, necessario per scendere al 80% della capacità residua (a batteria completamente carica!), può essere calcolato con una formula empirica.
Giorni = Capacità * 8 / Corrente di riposo (con capacità in Ah e corrente di riposo in mA)
stimare.
Questo ci porta al prossimo punto:

3. Se prevedibili periodi di inattività prolungati del veicolo, per evitare la formazione continua di solfati, si dovrebbe scollegare la batteria e collegarla a un dispositivo di mantenimento della carica entro 3 settimane di inattività (il prima possibile dopo l'ultimo viaggio).


4. Verificare la tensione di carica a motore in funzione, preferibilmente con un voltmetro integrato, altrimenti regolarmente con un multimetro di buona precisione direttamente ai poli della batteria.
I generatori TDI-LiMas forniscono generalmente una quantità di energia sufficiente anche al minimo del motore per aumentare la tensione di bordo a circa 14,5 volt, anche dopo un avviamento a freddo invernale, durante la fase di preriscaldamento, e per ricaricare rapidamente la batteria.
Un'eventuale saturazione completa dell'alternatore si manifesta più facilmente nella zona del regime minimo, con una tensione di circa 14 volt o inferiore, che aumenta immediatamente e in modo evidente quando il regime del motore viene leggermente aumentato, oppure quando vengono disattivati dispositivi che assorbono molta energia, come il riscaldatore posteriore, i riscaldamenti dei sedili, il ventilatore di riscaldamento, ecc.
Altrimenti, la tensione di carica non deve variare significativamente in base al carico della rete di bordo!
Eccezione: i regolatori delle centraline di illuminazione più recenti hanno un sistema di regolazione del carico che evita bruschi aumenti della coppia motrice della centralina. Questo può causare brevi cali di tensione (circa 1 secondo) quando si attivano carichi elevati, ma non indicano un difetto.

Se la tensione di carica varia troppo, è necessario misurare la tensione direttamente all'alternatore. Se anche lì la tensione varia (in modo più significativo rispetto ai veicoli di confronto), è probabile che l'alternatore o il suo regolatore siano difettosi, che le spazzole siano usurate o che ci siano altri problemi.


Se la tensione dell'alternatore è corretta, allora il problema si trova tra l'alternatore e la batteria, il che porta al punto successivo.

5. Mantenere le perdite di cavo il più basse possibile.
Le connessioni tra la batteria e il sistema di accensione (compresi i cavi di massa) non devono essere lasciate corrodere, ma devono essere protette dalla corrosione, ad esempio, con olio o grasso non acidi. È inoltre importante controllare che i connettori siano saldamente inseriti e, se necessario, stringere le viti.
Durante i lavori nel vano motore, è necessario evitare pieghe troppo accentuate nei cavi, che potrebbero causarne la rottura.

Gli appassionati esperti possono sostituire cavi sottili con cavi di sezione maggiore (regola generale: la sezione in mm² dovrebbe essere almeno 10 volte superiore alla lunghezza in metri). Prestare attenzione a garantire che le connessioni a vite o i collegamenti a crimpare siano saldamente fissati!

Nelle auto usate, i cavi di carica e di massa con connettori/giunzioni crimpate visibilmente corrose tra l'alternatore (LiMa) e la batteria devono essere sostituiti con pezzi nuovi. È consigliabile trattare le nuove giunzioni crimpate con un prodotto protettivo per rallentare al massimo la corrosione (come indicato sopra).

Vale lo stesso per i cavi di avviamento, dove, a causa delle elevate correnti, anche minime resistenze di contatto possono causare significative perdite di potenza, sovraccaricando inutilmente la batteria (una parte dell'energia fornita dalla batteria rimane inutilmente dispersa nel cavo; sebbene la corrente di avviamento venga ridotta, spesso è necessario far girare il motorino di avviamento più a lungo a causa del regime di rotazione più basso).
Questi punti deboli possono essere individuati in motori che hanno difficoltà ad avviarsi, già dopo un tentativo di avviamento di 5-10 secondi, osservando le aree calde o bollenti lungo il percorso dei cavi.
Se il motore si avvia ancora troppo velocemente e, nonostante ciò, si sospettano debolezze nel circuito elettrico del motorino di avviamento, è possibile, a scopo di verifica, aprire i connettori che vanno alla pompa di iniezione o agli iniettori, e poi far girare il motorino di avviamento.
Successivamente, la batteria dovrebbe essere ricaricata (per prevenire la solfatazione) e la memoria degli errori dovrebbe essere cancellata (per evitare diagnosi errate e riparazioni non necessarie).
Alternativa senza errori nel messaggio:
Tirare il freno a mano, inserire il cambio in folle. Scollegare il cavo di comando del motorino di avviamento (terminale 50), collegare un cavo ausiliario di sezione superiore a 1 mm² al morsetto del motorino di avviamento e l'altra estremità al polo positivo della batteria: il motorino di avviamento dovrebbe girare (non spaventarsi per il rumore!).


Tutti i consigli menzionati possono prolungare la durata delle batterie di avviamento, ma alla fine, ogni batteria si deteriora a causa dell'età. Per evitare di essere colti di sorpresa, è consigliabile controllare periodicamente lo stato della batteria.
Inoltre, la concentrazione di acido, che può essere misurata con semplici strumenti disponibili nei negozi di bricolage o di articoli specializzati, fornisce un buon indicatore delle condizioni della batteria.
Una batteria nuova e completamente carica, a circa 20°C, presenta una densità di acido di 1,28 kg/litro in tutte le celle (completamente scarica: 1,12 kg/litro).
Una densità acida inferiore indica che la batteria è (parzialmente) scarica o che ha raggiunto la fine del suo ciclo di vita. Se, con una tensione di carica ottimale, si raggiungono nuovamente i 1,28 kg/litro in tutte le celle (il che può richiedere diverse ore, quindi è meglio controllare dopo un lungo viaggio), allora la batteria è ancora perfettamente funzionante.


Un basso livello di acidità (in tutte le cellule) non deve necessariamente indicare una reale perdita di acqua, poiché anche durante la scarica della batteria il livello dell'acido diminuisce leggermente, e aumenta nuovamente durante la ricarica.
È quindi consigliabile aggiungere acqua (distillata o demineralizzata) solo quando il livello di acidità è troppo basso, anche quando la batteria è completamente carica!
Se si aggiunge acqua a una batteria scarica, questa potrebbe traboccare durante la ricarica successiva, e in questo modo potrebbe spingere fuori acido che può modificare in modo sorprendente l'ambiente circostante della batteria.

Se la densità acida rimane significativamente inferiore a 1,28 kg/litro anche durante una carica prolungata, allora la batteria è già parzialmente solfatata o danneggiata in altro modo (ad esempio, a causa della perdita di materiale attivo, che anch'esso si solfata nel tempo).

Le moderne batterie "a manutenzione ridotta" sono ottimizzate, tra le altre cose, per un consumo minimo di acqua, in modo che, in un sistema elettrico di bordo funzionante, l'aggiunta di acqua sia necessaria molto raramente (o mai).
Di conseguenza, sono già presenti sul mercato le prime batterie le cui celle non possono più essere aperte. Purtroppo, ciò elimina anche la possibilità di misurare la densità dell'acido.

Oltre alla densità di acidità (o, nel caso di batterie sigillate, alla tensione di gassamento), è possibile utilizzare la "corrente di dispersione finale", leggermente inferiore alla tensione di gassamento (a temperatura ambiente: circa 14,2 - 14,4 V di tensione costante), come indicatore dell'invecchiamento chimico della batteria: si tratta della corrente di carica residua che, anche dopo diverse ore di carica costante, non diminuisce ulteriormente.
Se la corrente assorbita in A è inferiore a 1/200 della capacità nominale in Ah, la batteria è ancora chimicamente in condizioni pari al nuovo.
Correnti di dispersione superiori a 1/40 della capacità nominale, espresse in Ah, indicano una batteria parzialmente solfatata, che probabilmente dovrà essere sostituita a breve.
Quando le correnti di carica finali si attestano tra 1/200 e 1/40 della capacità nominale in Ah, la batteria si trova nella fase normale di invecchiamento; ad esempio, per una batteria da 60Ah, questo corrisponde a una corrente compresa tra circa 0,3 e 1,5 Ampere.

Le batterie più vecchie possono iniziare a rilasciare gas, a seconda della composizione chimica, anche quando vengono caricate con una tensione apparentemente bassa. Anche questo è un segno sicuro di un difetto della batteria ("avvelenamento da antimonio").

A volte, le singole celle invecchiano a velocità diverse. Pertanto, anche differenze significative nella densità degli acidi (una differenza di circa 0,03 kg/litro) possono indicare un guasto imminente della batteria, soprattutto in inverno, quando la pre-riscaldare e l'avviamento del motore, reso rigido dal freddo, richiedono la massima potenza.
Lo stesso vale per differenze evidenti nel livello dell'acido (superiori a 1 cm) che non siano precedute da un surriscaldamento della batteria o da una perdita di acido altrimenti spiegabile.
Cellule così evidenti possono essere sul punto di subire un cortocircuito interno: una massa di fanghi anomala si accumula nella camera di sedimentazione fino a raggiungere e superare i bordi inferiori delle piastre.
La cella si scarica, la sua resistenza interna aumenta notevolmente (come si può vedere sopra, un ponte di piombo non sostituisce un pezzo di cavo massiccio), e la batteria, al meglio, può essere ancora utilizzata per alimentare una radio.
Le batterie con celle in cortocircuito sono caratterizzate dalla produzione di gas nelle celle ancora funzionanti, nonostante la corretta tensione di carica, e da una tensione della batteria carica inferiore, proporzionale al numero di celle in cortocircuito (normalmente intorno ai 13,5 volt, con una riduzione di circa 2 volt per ogni cella in cortocircuito).

Prima che la batteria si scarichi completamente a causa di un cortocircuito, è consigliabile cercare una nuova batteria finché si ha ancora la possibilità di scegliere, invece di doversi affidare alla prima offerta disponibile (e spesso costosa) in caso di emergenza.
Quando ci sono diversi modelli adatti tra cui scegliere, è importante, a differenza di quanto spesso si consiglia, non orientarsi sulla capacità (misurata in Ah), ma sulla corrente di prova a freddo (misurata in A), per garantire una maggiore affidabilità.
Attenzione: per questo esistono essenzialmente 2 metodi di misurazione che portano a differenze significative: il valore EN è circa due terzi superiore rispetto al valore DIN (più vecchio) per la stessa batteria. Nelle batterie nuove, viene solitamente indicato solo il valore EN, che è più elevato.

Se la nuova batteria non viene installata immediatamente, è importante caricarla completamente subito dopo l'acquisto, ricaricarla almeno ogni 2 settimane, oppure collegarla a un caricabatterie di mantenimento. Altrimenti, si rischia di installare una batteria che, pur essendo nuova, presenta già segni di solfatazione!

Alternativa: acquistare una batteria "pricaricata a secco" con l'acido contenuto in recipienti separati. Queste batterie sono praticamente indistruttibili e non richiedono manutenzione; prima dell'installazione, è necessario solo versare l'acido nelle celle (assicurandosi che il livello sia uguale in tutte).
Dopo, l'acido dovrebbe avere il tempo di penetrare nelle piastre per alcune ore, e poi la batteria dovrebbe essere completamente carica (tramite una guida prolungata o con un caricabatterie). Successivamente, se necessario, regolare il livello dell'acido in tutte le celle al valore corretto.

Attenzione:
Nei veicoli Ford, vengono installati sistemi di batterie con una tensione di gassatura di 14,8V. Di conseguenza, la tensione di carica dell'alternatore (LiMa) è anch'essa elevata.
Chi installa batterie normali in veicoli di questo tipo, spesso si stupisce di quanto velocemente la batteria si surriscaldi e si danneggi.


Gestione moderna delle batterie con centralina di controllo del veicolo.
I modelli VAG attuali utilizzano un'unità di controllo della rete di bordo (indirizzo del dispositivo 9) sia per la gestione del carico della batteria che per la ricarica. In particolare, i veicoli dotati di sistema Start-Stop sollecitano ulteriormente la batteria. Durante la sostituzione della batteria, è particolarmente importante fare attenzione al tipo corretto (resistente ai cicli, AGM). L'AGM (Absorbent Glass Mat) è una tipologia di batteria al piombo in cui l'elettrolita è contenuto in un feltro di fibra di vetro.
Gli errori presenti nella centralina di gestione del telaio possono essere rilevati tramite la diagnostica (ad esempio, con VCDS), e anche la centralina stessa può essere programmata con il tipo di batteria corretto tramite VCDS.


Grazie a Bertil per i suoi consigli!