Эксперимент: можно ли "прикурить" авто дешевыми аккумуляторами для фонариков?

Затянувшаяся и довольно холодная зима наказала всех, кто решил экономить на качестве аккумулятора своего автомобиля. Разумное решение — установить новый аккумулятор, но оно не всегда рационально из-за возможной специфики использования автомобиля. У тех, кто ездит достаточно редко, после простоя во время сильных морозов новый аккумулятор рискует быстро отправиться в утиль к предыдущему. Специальные аккумуляторные и конденсаторные джамп-стартеры — явление не новое, но стоят в оффлайне они достаточно дорого, а ждать их из Китая долго. Несколько лет назад в интернете был распространен прикол с прикуриванием севшего авто от аккумулятора шуруповёрта, но развлекавшиеся этим сильно лукавили: все прикуривания обычно делались в теплую погоду на совсем немного севшем ниже нормы аккумуляторе, да и сами аккумуляторы в шуриках стоят обычно достаточно высокотоковые. На мою же долю выпал откровенный экстрим: полностью разряженный аккумулятор авто, отрицательная температура на улице и простенькие дешевые лиитокалы 26650 и 18650, которые едва справляются с работой в фонариках. Что же из этого выйдет? Делайте ставки.

Отказ от ответственности

Материал носит исключительно развлекательно-информационный характер, ни в коем случае не пытайтесь повторять мои действия на своем автомобиле, потому что это может привести к возгоранию или порче электроники в авто. На свой эксперимент я шел осознанно, со знанием дела и с соблюдением мер предосторожности: я использовал проверенные литиевые аккумуляторы, все критические действия проводились на удалении от других машин, а пара огнетушителей всегда была рядом наготове. В случае необходимости экстренного прикуривания автомобиля лучше доверьте эту работу специалистам, в каждом городе есть соответствующие службы помощи на дороге, номера которых вы можете легко нагуглить за 5 минут. Никто, кроме вас, не несет ответственности за ваш автомобиль, так что будьте осторожны, не рискуйте и всегда соблюдайте ТБ и ПДД.

Минутка теории

Многие ошибочно считают, что в запуске двигателя большую роль играет емкость аккумулятора. Это не так. Реально для успешного старта среднестатистического двигателя легковушки даже в зимнее время достаточно всего 0.3 Ач (кто не верит — посчитайте сами). Для успешного старта главную роль играет способность аккумулятора отдавать большой пусковой ток, а вот он в свою очередь у свинцово-кислотных (и не только) аккумуляторов зависит от их емкости. Т.е. для успешного запуска двигателя достаточно иметь аккумулятор, способный выдавать 300-400 ампер в течение нескольких секунд, какой он там емкости — дело третье. На этом принципе основаны все джамп-стартеры, которые фактически сами своими силами крутят вал двигателя. Но есть и другой способ, на котором основан описанный выше фокус с запуском от аккумулятора шуруповёрта: с помощью внешнего источника питания можно «залить» в родную батарею автомобиля 1-2 Ач в течение нескольких минут, и этой энергии хватит для запуска двигателя силами самой АКБ. При этом внешний источник не обязательно должен быть мощным, возможности отдавать ток в 10-20 ампер на протяжении 2-3 минут будет достаточно. Но здесь есть одно главное условие: родной аккумулятор должен подавать хоть какие-то признаки жизни, т.е. напряжение на нем должно быть не ниже 10-11В. В моем случае это условие не выполнялось, но об этом позже.

Скребем по сусекам

Те, кто читает мои обзоры, уже в курсе, что у меня великое множество всяких фонариков, в которых в основном стоят аккумуляторы типоразмера 26650 и 18650. Для эксперимента я вытащил все и отсеял аккумуляторы с платой защиты (она не даст аккумулятору отдать большой ток), а также слишком старые и потерявшие большую часть емкости. Как оказалось, реально высокотоковых аккумуляторов у меня почти нет, самые «нормальные» кандидаты получились следующие:

• 6 штук Liitokala Lii-50A — емкость у всех в районе номинала, относительно свежие. Судя по обзорам, могут длительно отдавать токи в районе 20 ампер, что не густо
• 3 штуки Liitokala HG2 — «псевдошоколадки», которые не могут отдать и 10 ампер. Мне похоже попалась явная палёнка, потому что даже в 2800 мА фонаре они очень быстро выходят из режима стабилизации
• 1 реально высокотоковый Sony VTC6 — я решил добавить его для помощи никчемным «шоколадкам». Может длительно отдавать до 30 ампер

Из всего этого великолепия я решил собрать батарею 3s2p 26650 + 4p 18650 на 16.8 вольт емкостью около 10 Ач. Аккумуляторы после эксперимента нужны мне в фонарях, поэтому я решил не портить их внешний вид пайкой или сваркой и собрал своеобразный держатель. С помощью 3D принтера распечатал половинки для удержания батарей (гусары, молчать):

Заготовки для контактных групп вырезал из текстолита:

В качестве самих контактов использовал медные заклёпки:


С обратной стороны усилил это дело 2мм жилами:

Для теплоизоляции и амортизации накидал в половинки корпуса обрезки силиконового коврика, установил на место контактные группы и подпаял клеммы:

Полностью зарядил и становил банки на свои места, затем скрепил половинки обычной изолентой:

Вес получившейся вундервафли — почти 860 грамм:

Напряжение на клеммах — 16.7В:

Теоретически такой сборке должно быть по зубам отдавать ток 40А длительно, в моменте скорее всего можно было бы получить все 80-100А. Все готово к эксперименту, переходим к активной фазе.

К коллайдеру

Автомобиль долгое время стоял, и его старый, еще заводской аккумулятор сдался под натиском морозов. ЦЗ не работает, приборка не горит, никакие реле не щелкают. Двигатель — бензин 1.6 с относительно свежим маслом и новыми свечами. При открытии капота первым делом я замерил напряжение на АКБ, и оно оказалось всего 2.5В:

Т.е. имеем полностью и бесповоротно убитый аккумулятор, который пора давно в утиль. Честно говоря, на этом моменте в меня закрались серьезные сомнения в целесообразности дальнейших действий, потому что такой аккумулятор практически равносилен его отсутствию, а запустить двигатель силами одного лишь лития не получится: максимально возможный отдаваемый моей сборкой ток слишком мал даже для лета, а на улице сегодня -6°C.
В целях безопасности я вытащил АКБ из машины, отнес на безопасное расстояние и под дулом огнетушителя подключил к нему сборку из лития. Напряжение сразу просело до 15.4В:

К моему удивлению, не было ни заметного искрения, ни существенного нагрева банок лития, они стали лишь едва ощутимо теплыми. Честно говоря, принятые мною меры были скорее перестраховкой «на всякий случай», потому что литиевые аккумуляторы в виде банок 18650 и 26650 относительно безопасны: в них встроена мембрана, которая в случае превышения внутреннего давления стравливает его в атмосферу и разъединяет контакт.
Тем временем напряжение начало медленно падать — признак того, что ток в цепи течет, и литий отдает свою энергию в АКБ. Я подождал 10 минут и установил АКБ и подключенный к нему (и уже ставший холодным литий) обратно в авто. Напряжение при этом находилось в районе 14.9В:

При подключении одного лишь АКБ без лития тачка начала показывать все признаки жизни: заработал ЦЗ и все остальные потребители — верный признак того, что какая-то часть энергии в аккумуляторе осела. Наступил момент истины.

Ключ на старт

Включаю зажигание и прислушиваюсь к бензонасосу — качает, и даже вроде неплохо, что внушает оптимизм.
После отсечки доворачиваю ключ, иииии...:

Стартер лениво, но уверенно начал вращать коленвал, и двигатель даже схватил, но сразу заглох — для полноценного запуска не хватило оборотов. Повторная попытка закончилась тем же самым, а на паре АКБ-литий напряжение упало до 14.2 вольт. Боясь залить свечи, я решил было забить и пойти отнести АКБ на зарядку, но заметил возможную причину поражения: я забыл выключить «лишних» потребителей в виде обдува и света. Они хоть и отключаются непосредственно в момент зажигания, но все же тратят полезные джоули до него. Выключив все лишнее, я решил подождать еще 5 минут и попробовать взять реванш…

Реванш

За время ожидания напряжение поднялось и замерло на отметке 14.5В. Сев за «штурвал», я снова включил зажигание и дождался щелчка бензонасоса. На этот раз стартер завертел ощутимо веселее, и двигатель схватил увереннее, но по ощущениям хотел снова встать. Подданный немного, но вовремя газ заставил его пересмотреть свои намерения, и АЛЛИЛУ́ЙЯ:

Двигатель успешно завелся, а я поспешил отключить сборку лития. Итог эксперимента: подтверждено

Что там с аккумуляторами?

Я думаю многих сильно заинтересовала судьба аккумуляторов в сборке после проведенных «издевательств» над ними. Остаточное напряжение на сборке — 15.1В:

На контактах аккумуляторов не осталось никаких следов (кроме тех, которые уже были изначально):

Замеры показали, что все аккумуляторы остались в рабочем состоянии, на всех 26650 остаточное напряжение — 3.75В, на всех 18650 — 3.85В, как в аптеке. Небольшая разница между типами банок возникла из-за большей емкости у 4x18650, чем у 2x26650. Выборочный тест нескольких аккумуляторов показал, что их ёмкость и внутреннее сопротивление также не пострадали.

Итог

• С помощью сборки из недорогих Li-ion аккумуляторов можно так же прикурить авто, как и с помощью сборки из более мощных высокотоковых (или готового акка от шуруповёрта)
• Это работает даже при отрицательных температурах и полностью убитом АКБ — вопрос лишь в возможности литиевых аккумуляторов залить необходимое для запуска количество энергии. АКБ при этом правда тоже не должен быть «решетом», если он совсем не берет заряд — может ничего не получиться
• При наличии некоторого остаточного заряда на АКБ шансы на успех повышаются геометрически, и может хватить буквально сборки из 3 или 4x18650
• Проверенные оригинальные литиевые аккумуляторы от одного такого случая применения практически не пострадают
• Это довольно рисковое и затратное по деньгам/времени занятие, поэтому для экстренного запуска двигателя проще вызвать специалиста из соответствующей службы