Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Причины и признаки разряда АКБ

В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи при работе двигателя идет постоянный подзаряд АКБ от генератора автомобиля. Проверить процесс заряда можно, подключив к клеммам аккумулятора мультиметр при заведенном двигателе, измеряя напряжение зарядки автомобильного аккумулятора. Заряд считается нормальным, если напряжение на клеммах составляет от 13,5 до 14,5 Вольт.

Таблица уровня заряженности АКБ.

Вопрос эксперту

Каким должно быть минимальное напряжение АКБ?

Напряжение нормально заряженного аккумулятора во время стоянки должно быть не менее 12,5 Вольта. В том случае, если напряжение менее 11,5 Вольта, двигатель авто может не запуститься во время старта.

Для полного заряда требуется проехать на авто не менее 30 километров или примерно полчаса в городском ритме движения. Причины разряда аккумуляторной батареи:

АКБ имеет значительный износ (более 5-ти лет эксплуатации);
неправильная эксплуатация аккумулятора, приводящая к сульфатации пластин;
длительная стоянка транспортного средства, особенно в холодное время года;
городской ритм движения авто с частыми остановками, когда АКБ не успевает достаточно зарядиться;
невыключенные электроприборы автомобиля во время стоянки;
повреждение электропроводки и оборудования автомобиля;
утечки по электроцепям.

Многие автовладельцы в комплекте бортового инструмента не имеют средств для измерения напряжения АКБ (вольтметр, мультиметр, пробник, сканер). В таком случае можно руководствоваться косвенными признаками разряда АКБ:

тусклое свечение лампочек на приборной панели при включении зажигания;
отсутствие вращения стартера при запуске двигателя;
громкие щелчки в районе стартера, погасание лампочек на приборной панели при запуске;
полное отсутствие реакции авто на включение зажигания.

При появлении перечисленных признаков в первую очередь необходимо проверить клеммы АКБ, при необходимости их почистить и поджать. В холодное время года можно попробовать занести на некоторое время аккумуляторную батарею в теплое помещение и его прогреть.

ЗУ своими руками.

Устройства на основе импульсных БП

Ещё одним вариантом является ПЗУ импульсного типа (схема 3). Это устройство способно генерировать токи до 100 и более ампер (зависит от элементарной базы). ПЗУ представляет импульсный источник питания с задающим генератором на микросхеме IR2153, выход которого выполнен в виде обыкновенного повторителя на базе BD139/140 или его аналога. В импульсном БП (далее ИБП) применяются мощные транзисторные ключи типа 20N60 с током 90 А и максимальным U = 600 В. В схеме присутствует также выпрямитель однополярного типа с мощными диодами.

Схема 3 — Пусковое устройство для автомобиля портативное своими руками с возможностью зарядки аккумулятора.

При подключении в сеть через цепь «R1 — R2 — R3 — диодный мост» происходит зарядка электролитических конденсаторов C1 и C2 , ёмкость которых прямо пропорционально зависит от мощности ИБП (2 мк на 1 Вт). Они должны быть рассчитаны на U = 400 В. Через R5 поступает напряжение для генератора импульсов, которое растёт с течением времени на конденсаторах и U на микросхеме. Если оно доходит до 11 — 13 В, то микросхема начинает генерировать импульсы для управления транзисторами. При этом появляется U на II обмотках трансформатора и открывается составной транзистор, подается питание на обмотку реле, которое плавно запустит стартер. Время срабатывания реле подбирается конденсатором.

Это ПЗУ снабжено защитой от токов короткого замыкания (КЗ) при помощи резисторов, выполняющих роль предохранителей. Они открывают при КЗ маломощный тиристор, который коротит соответствующие выводы микросхемы (она прекращает свою работу). Об исчезновении КЗ свидетельствует светодиод, который будет гореть. Если КЗ нет, то он гореть не будет.

Порядок зарядки автомобильного аккумулятора

Довольно большое количество автовладельцев считают зарядку аккумулятора очень простым дело.

Но в этом процессе существует некоторое количество нюансов, от которых зависит продолжительная работа батареи:

Перед тем, как поставить батарею на зарядку, необходимо провести ряд необходимых действий:

Используйте химически стойкие перчатки и очки.
После снятия аккумулятора тщательно осмотрите его на признаки механических повреждений, следов вытекания жидкости.
Выкрутить защитные крышки, для выхода выделяемого водорода, во избежание закипания аккумулятора.
Тщательно присмотритесь к жидкости. Она должна быть прозрачная, без хлопьев. Если цвет жидкости темный и имеются признаки осадка, немедленно обращайтесь за помощью к специалистам.
Проверить уровень жидкости. Исходя из действующих стандартов, на боковой стороне АКБ имеются пометки, «минимум и максимум» и если уровень жидкости ниже требуемого, необходимо его пополнить.
Заливать необходимо только дистиллированную воду.
Не включайте зарядный прибор в сеть, пока не подключены крокодилы к клеммам.
Соблюдайте полярность при подсоединении крокодилов на клеммы.
Если в процессе зарядки будут слышны звуки кипения, то отключите прибор от сети, дайте время остыть АКБ, проверьте уровень жидкости и после этого можно заново подключить зарядное устройство к сети.
Следите чтобы, АКБ не перезаряжался, так как от этого зависит состояние его пластин.
Проводите зарядку АКБ только в хорошо проветриваемых помещениях, так как в процессе заряжания выделяются токсические вещества.
Электрическая сеть должна иметь установленные автоматы, отключающие сеть в случае ее замыкания.

После того, как вы поставите аккумулятор на зарядку, со временем ток будет падать, а напряжение на клеммах будет возрастать. Когда напряжение достигнет 14,5в – зарядку стоит прекратить выключением из сети. При достижении напряжения более 14,5в, аккумулятор начнет кипеть, а пластины освобождаться от жидкости.

Важно. Никогда не перезаряжайте свой аккумулятор, это может привести к потере его емкости и выходу из строя

Конструкция и принцип работы зарядного устройства

Чтобы произвести зарядку аккумулятора используются зарядные устройства. Данные приборы работают от сети 220 В. На самом деле зарядное устройства является обычным преобразователем электрической энергии.

Он берет переменный ток сети 220 В, понижает его и преобразовывает в постоянный ток напряжением до 14 В, то есть до напряжения, которое выдает сам АКБ.

Сейчас производится большое количество всевозможных зарядных устройств – от примитивных и простейших до приборов с большим количеством всевозможных дополнительных функций.

Продаются и зарядные устройства, которые помимо возможной подзарядки АКБ, установленной на авто, могут еще и произвести запуск силовой установки. Такие устройства называются зарядно-пусковыми.

Есть и автономные зарядно-пусковые приборы, которые могут подзарядить АКБ или запустить мотор без подключения самого устройства к сети 220 В. Внутри же такого прибора помимо оборудования, преобразующего электрическую энергию, имеется еще и обычный аккумулятор, что и делает такой прибор автономным, хотя батарее прибора тоже после каждой отдачи электроэнергии требуется зарядка.

Видео: Как сделать простейшее зарядное устройство

Что касается обычных зарядных устройств, то простейшее из них состоит всего из нескольких элементов. Основным элементом у такого устройства является понижающий трансформатор. В нем производится понижение напряжение с 220 В до 13,8 В, которые являются самыми оптимальными для зарядки АКБ. Однако трансформатор только понижает напряжение, а вот преобразование его с переменного тока на постоянный выполняется другим элементом устройства – диодным мостом, который производит выпрямление тока и разделение его на положительный и отрицательный полюса.

За диодным мостом обычно в схему включен амперметр, который показывает силу тока. В простейшем устройстве используется стрелочный амперметр. В более дорогих приборах, он может быть цифровым, также помимо амперметра может быть встроен и вольтметр. В некоторых зарядных устройствах существует возможность выбора напряжения, к примеру, им можно заряжать как 12-вольтовые АКБ, так и 6-вольтовые.

От диодного моста выходят провода с «плюсовой» и «минусовой» клеммами, которыми и производится подключение прибора к аккумулятору.

Все это заключено в корпус, из которого выходит провод с вилкой для подключения к сети, и провода с клеммами. Чтобы обезопасить всю схему от возможного повреждения, в нее включен плавкий предохранитель.

В целом, это и вся схема простого зарядного устройства. Выполнить им зарядку аккумулятора сравнительно просто

К разряженной батарее подключаются клеммы прибора, при этом важно не перепутать полюса. Затем прибор подключается к сети

В самом начале зарядки прибор будет подавать напряжение с силой тока в 6-8 ампер, но по мере зарядки, сила тока будет уменьшаться. Все это будет отображаться на амперметре. Если батарея полностью зарядится, то стрелка амперметра опустится до нуля. Это и есть весь процесс зарядки аккумулятора.

Простота схемы зарядного устройства обеспечивает возможность самостоятельного его изготовления.

Нюансы регулировки напряжения на блоке ATX с ШИМ TL494

Главная задача переделки – добиться U = 14,4 В для успешной зарядки изделия. Алгоритм действий:

Провода, присоединённые к плате, отпаяйте. Но зелёный оставьте и припаяйте к «минусу» (это токоведущие площадки, ранее бывшие с проводками тёмного цвета). Такая операция позволит запустить блок.
Возьмите любые провода, припаяйте к той же «массе» и шине +12 В.
Далее придётся работать с ШИМ, конкретно – микросхемой TL494 или её аналогом. Необходимо разыскать 1-й контакт детали (нижний левый).
Переверните плату и просмотрите дорожку, идущую от ножки микросхемы. Вы увидите, что 1-й контакт соединён с тремя резисторами. Нас интересует сопротивление, соединённое с плюсовыми выводами блока. На фото ниже он выделен красным:

Выпаяйте резистор из платы и определите тестером его сопротивление. Например, это 38 кОм (для каждого компьютерного БП цифра своя). Припаяйте пару проводов, как это показано ниже:

Найдите переменное сопротивление с таким же номиналом и припаяйте к этим двум проводкам. Включите БП в сеть и, поворачивая движок компонента, добейтесь напряжения 14,5 В.

Далее нужно выпаять переменное сопротивление и замерить его тестером. Подберите соответствующую деталь – постоянное сопротивление. Можно использовать пару компонентов, спаяв их последовательно. Протестируйте работу устройства. Для удобства стоит привернуть подходящую ручку для переноски и установить амперметр. Но об этом – далее.

Достоинства и недостатки различных способов

1а и 2а обеспечивают 100% заряд за минимальное время.
1б и 2б рекомендуется проводить при отсутствии данных о батарее, но это самый длительный способ.
алгоритм третьего способа заложен в большинство автоматизированных «зарядок» и тоже обеспечивает 100% заряд за короткое время.

Общие недостатки – если ЗУ не обладает возможностью автоматически контролировать заданные параметры, то для предотвращения перезаряда требуется постоянный контроль оператора.

Нужно учитывать, что при превышении длительности заряда начинается электролиз воды с образованием газообразного водорода и кислорода. При этом количество воды в электролите уменьшается безвозвратно, и, со временем, ее придется доливать.

Наличие водорода в воздухе при возникновении случайной искры может привести к взрыву, сопровождаемого разрушением аккумулятора и выбросом электролита в окружающую среду. Попадание кислоты на поверхностные ткани человека может привести к химическим ожогам.

Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Такой блок питания был создан после того, как сгорел мой лабораторный БП, который прослужил всего пару месяцев. Было решено из подручных средств собрать мощный сетевой ИБП, который при желании можно было использовать в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов.

За основу была взята схема полумостового инвертора на драйвере IR2153. По идее, такой инвертор можно собрать из подручного хлама, почти все основные компоненты можно снять из компьютерного блока питания.

На входе питания собран простой сетевой фильтр, пленочные конденсаторы 0,1мкФ подобраны с рабочим напряжением 400 Вольт до и после дросселя, сам дроссель выпаян из платы компьютерного блока питания. На кольце намотаны две независимые обмотки проводом 0,9мм, количество витков каждой обмотки — 10.

Термистор на входе питания защищает полевые ключи от бросков напряжения во время включения схемы. Диодный мост — можно взять готовый или же собрать из 4-х выпрямительных диодов с обратным напряжением не менее 400 вольт и током 1,5-3 А, в моем случае использован готовый диодный мост на 600 Вольт 4А.

От емкости электролитов зависит основная мощность, электролиты легко можно найти в любом компьютерном блоке питания. Мощность инвертора с таким раскладом компонентов составляет порядка 200ватт.

Трансформатор тоже был взят готовый, от того же компового блока питания. Поскольку ИБП должен работать в качестве лабораторного БП, то диапазон выходных напряжений должен быть широким. Трансформатор от компьютерного БП позволяет получить 24 Вольт без переделок, чего вполне достаточно для штатных радиолюбительских дел. Увеличить выходное напряжение можно двумя способами — повышением рабочей частоты генератора или же перемоткой импульсного трансформатора.

Ограничительный резистор 47К брать с мощностью 2 ватт, он обеспечивает питание микросхемы, номинал резистора может отклоняться на 10% в ту или иную сторону. В качестве диодного выпрямителя использована мощная сборка Шоттки, которая в себе содержит два мощных диода по 30А.

После выпрямителя напряжение сглаживается конденсатором 50Вольт 1000мкФ, чего вполне достаточно, но при желании можно увеличить емкость.

Полевые ключи обязательно должны быть высоковольтными, можно использовать ключи типа IRF740/IRF840 и другие. Хочу также заметить, что мощность такого блока питания можно поднять до 400 ватт, при этом заменяя только электролиты, крайне не советую повышать мощность более 500 ватт.

Какой же блок питания без защиты от КЗ? Изначально думал реализовать защиту в первичной цепи схемы, но это будет уже трудно настраиваемая схема, поскольку у многих возникают проблемы связанные именно с защитой, а поскольку изначально мне захотелось собрать устройство, которое бы могли повторить радиолюбители не имеющие нужного опыта работы с ИИП, то решил отказаться от идеи, этим не портить и не усложнять основную схему.

Сама защита реализована на отдельной плате, состоит из двух транзисторов. Номиналом шунта можно грубо настроить ток срабатывания защиты, номиналом переменника, можно более точно настроить на нужный ток срабатывания.

При КЗ и перегрузке блока питания, загорится индикатор и питание отключается, блок выходит из защиты моментально, при отсутствии кз или перегруза на выходе.

Полевой транзистор практически любой, с током 20-100A, можно использовать ключи типа irfz44, irfz40, irfz24, irfz46, irfz48, irf3205 и другие. Регулятор мощности — одна из важнейших частей блока питания. За основу взял схему ШИМ регулятора, поскольку такое управление имеет очень много плюсов.

ШИМ — регулятор построен на таймере 555 и мощном ключе IRFZ44, напряжение плавно можно регулировать от . до максимального выходного напряжения с трансформатора.

Данный блок справляется с любыми задачами, которые могут возникнуть в радиолюбительской практике — легкий, мощный и компактный, вольт/амперметр будет цифровым, заказан отдельно на интернет магазине, будет установлен на блок в ближайшее время.

Устройство с плавной подачей тока

Инструкция предполагает монтаж приспособления для пополнения заряда АКБ напряжением в 12 В и емкостью до 120 А/ч с возможностью регулировки и плавной подачи тока. Такое зарядное устройство для аккумулятора своими руками потребует определенного навыка работы с электрическими цепями.

При заряде АКБ применяется импульсная подача электричества, сила которого меняется тиристором. Потребуется встроить в цепь и простой переключатель, усиливающий ток дважды.

Работа прибора проверяется при помощи датчика со шкалой и подвижной стрелкой. Для регулировок потребуется резистор из обычной медной проволочки с сечением 8 мм.

Потребуется и лампочка от 24 до 36 В.

В цепь рекомендуется включить трансформатор, выдающий на выходе со вторичной обмотки от 18 до 24 В при силе тока до 15 Ампер. При отсутствии готовой детали несложно переделать под свои нужды рабочий трансформатор мощностью от 250 до 300 В. На нем оставляют основную обмотку, а вторичную, состоящую из 42 витков, мотают самостоятельно из лакированной проволоки 6 мм.

Тиристор пригоден типа КУ 202 с маркировкой В-Н. Монтаж выполняют на радиатор во избежание перегрева. В качестве VD1 пригоден выпрямительный диод с показателем обратного напряжения от 20 В.

Регулировка собранного по данной схеме прибора заключается в калибровке амперметра. Это делают путем подключения ламп 12 В, общая мощность которых 250 Вт. Ток проверяют по рабочему амперметру.

Схема 100% рабочего ЗУ на 12 вольт

ЗУ на 12 вольт

Посмотрите на картинке на схему ЗУ на 12 В. Оборудование предназначается для зарядки автомобильных аккумуляторов с напряжением 14,5 Вольт. Максимальный ток, получаемый при заряде составляет 6 А. Но аппарат также подходит и для других аккумуляторов – литий-ионных, поскольку напряжение и выходной ток можно отрегулировать. Все основные компоненты для сборки устройства можно найти на сайте Aliexpress.

Необходимые компоненты:

dc-dc понижающий преобразователь.
Амперметр.
Диодный мост КВРС 5010.
Концентраторы 2200 мкФ на 50 вольт.
трансформатор ТС 180-2.
Предохранители.
Вилка для подключения к сети.
«Крокодилы» для подключения клемм.
Радиатор для диодного моста.

Трансформатор используется любой, по собственному усмотрению Главное, чтобы его мощность была не ниже 150 Вт (при зарядном токе в 6 А). Необходимо установить на оборудование толстые и короткие провода. Диодный мост фиксируется на большом радиаторе.

Самодельная зарядка для АКБ

Существует много схем автомобильных зарядных устройств. Для реализации большинства подойдут детали, трансформаторы, выпаянные из старой радиоаппаратуры, блоки питания компьютеров.

Простое устройство на 6 и 12 вольт

Устройство подойдет для зарядки аккумуляторов напряжением 6 и 12 В, емкостью 10-120 А∙ч. Наладка после сборки не требуется, прибор сразу готов к работе.

Основные детали:

Понижающий трансформатор Т1: от старого лампового телевизора или самодельный. Требуется мощность 300 Вт, ток 10-15 А, на выходе не менее 15 В.
Выпрямитель из 4 диодов VD2-VD5, которые выдерживают ток от 10 А, обратное напряжение не менее 40 В. Такие характеристики у полупроводников типа Д2124, Д242, Д305. Их устанавливают через изоляторы на радиатор площадью 300 см² и более.
Конденсаторы С1-С4 бумажные, рассчитанные не меньше, чем на 300 В. Такие используются в бытовой технике, имеют форму кубика.
Переключатели S2-S5 для регулировки тока.
Вольтметр PU1 на 30 В, амперметр PA1 на 30 А.

Величина зарядного тока устанавливается с помощью переключателей S2-S5. Через них в первичную обмотку трансформатора подключают конденсаторы С1-С4, гасящие колебания напряжения. Различными комбинациями включения тумблеров регулируют зарядный ток от 1 до 15 А с шагом 1 А. Например, чтобы установить 5 А, задействуют второй и четвертый переключатели. Комбинация S2 и S5 дает 10 А.

Зарядка с плавной регулировкой тока

Схема немного сложнее, но все детали доступны. Прибором заряжают 12-вольтовые АКБ, емкость которых — до 120 А∙ч. Вид зарядного тока — импульсный, используется тиристор. Регулятором плавно изменяют величину зарядного тока, но одновременно предусмотрен ступенчатый переключатель. Контролируют режим при помощи стрелочного амперметра на 30 А.

Самодельный резистор R1 нужен для ограничения тока. Для его изготовления подойдет медный или нихромовый провод диаметром 0,8 мм. Нужна будет небольшая индикаторная лампа Е1, рассчитанная на 24-36 В.

Выходное напряжение на понижающем трансформаторе 16-18 В, ток — 15 А. Ищут прибор с такими характеристиками или делают своими руками из подходящего устройства мощностью 300 Вт. Оставляют только первичную обмотку, вторичную из 42 витков наматывают проводом с изоляцией, сечение 6 мм².

Для схемы нужен тиристор КУ202 с буквенным индексом В-Н. Для охлаждения используют радиатор, площадь рассеивания которого от 200 см². А также понадобится диод VD1 любого типа с характеристиками обратного напряжения 20 В, тока — 200 мА.

Настраивают устройство калибровкой амперметра, подключив в качестве контрольного заведомо исправный. Для нагрузки вместо АКБ подключают автомобильные лампочки, общая мощность которых составляет 250 Вт.

Зарядка из компьютерного блока питания

Из старого блока питания ПК с контроллером TL 494 получается зарядное устройство с хорошими характеристиками. У него регулируемое напряжение и возможность подстройки тока до 10 А.

В демонтированный из компьютера БП вносят согласно схеме некоторые изменения:

На шинах питания откусывают все провода, оставив только желтые и черные.
Проводники одного цвета соединяют между собой. Жгут из черных — это минусовый контакт ЗУ, из желтых — плюсовой.
Печатные дорожки к ножкам 1, 14, 15, 16 микросхемы перерезают.
Для регулировки напряжения устанавливают переменный резистор 10 кОм, зарядного тока — 4,4 кОм.

Собирают способом навесного монтажа, используют провода с минимальным сечением 4 мм². Устанавливают вольтметр, амперметр, подключают провода с зажимами.

Расположенный внизу схемы резистор на 0,1 Ом мощностью 10 Вт и больше делают из меди или нихрома: подбирают нужную длину провода, замеряя сопротивление. Подойдут также резисторы С5-16МВ или 2 подключенных параллельно 5WR2J. Остальные — любого типа.

Меры предосторожности

При использовании приборов, собранных своими руками, следует соблюдать следующие меры безопасности:

Все приборы, включая АКБ, должны находиться на огнеупорной поверхности.
При первичном применении изготовленного прибора необходимо обеспечить полный контроль всех параметров зарядки. Обязательно нужно контролировать температуру нагрева всех элементов зарядки и АКБ, нельзя допускать закипания электролита. Параметры напряжения и тока контролируют тестером. Первичный контроль поможет определить время полной зарядки аккумулятора, что пригодится в будущем.

Собрать зарядку для АКБ несложно даже для новичка. Главное, делать всё внимательно и соблюдать меры безопасности, т. к. придётся иметь дело с открытым напряжением в 220 вольт.

При нормальных условиях эксплуатации, электрическая система автомобиля самодостаточна. Речь идет об энергоснабжении – связка из генератора, регулятора напряжения, и аккумуляторной батареи, работает синхронно и обеспечивает бесперебойное питание всех систем.

Это в теории. На практике, владельцы автомобилей вносят поправки в эту стройную систему. Или же оборудование отказывается работать в соответствии с установленными параметрами.

Эксплуатация аккумуляторной батареи, которая исчерпала свой ресурс. Элемент питания «не держит» заряд
Нерегулярные поездки. Длительный простой автомобиля (особенно в период «зимней спячки») приводит к саморазряду АКБ
Автомобиль используется в режиме коротких поездок, с частым глушением и запуском мотора. АКБ просто не успевает подзарядиться
Подключение дополнительного оборудования увеличивает нагрузку на АКБ. Зачастую приводит к повышенному току саморазряда при выключенном двигателе
Экстремально низкая температура ускоряет саморазряд
Неисправная топливная система приводит к повышенной нагрузке: автомобиль заводится не сразу, приходится долго крутить стартер
Неисправный генератор или регулятор напряжения не позволяет нормально заряжать аккумулятор. К этой проблеме относятся изношенные силовые провода и плохой контакт в цепи заряда
И наконец, вы забыли выключить головной свет, габариты или музыку в автомобиле. Для полного разряда аккумулятора за одну ночь в гараже, иногда достаточно неплотно закрыть дверь. Освещение салона потребляет достаточно много энергии.

Любая из перечисленных причин приводит к неприятной ситуации: вам надо ехать, а батарея не в силах провернуть стартер. Проблема решается внешней подпиткой аккумулятора: то есть, зарядным устройством.

Во вкладке четыре проверенных и надежных схем зарядных устройств для автомобиля от простой до самой сложной. Выбирай любую и она будет работать.

Зарядное устройство для аккумулятора автомобиля: как сделать своими руками, варианты, схемы, правила