Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора
Схема зарядного устройства аккумулятора, которую запросто можно спаять собственными руками не прилагая больших усилий и из доступны по цене деталей. Нередко возникают ситуации, при которых требуется срочная зарядка подсевшего аккумулятора, иногда сразу даже не понятно, почему АКБ отказал.
Содержание
- Схема устройства зарядки аккумулятора для автомобиля
- Легкая схема зарядного устройства на 12v.
- Зарядное устройство с функцией регулировки тока в процессе зарядки.
- Схема зарядного устройства для аккумулятора с автоматическим отключением по завершению зарядки.
- Конструкция устройства, обеспечивающего зарядку аккумуляторных батарей емкостью 45А.
- Схема классического ЗУ выполненного на резисторе
- Гасящий конденсатор в цепи первичной обмотки трансформатора
- Схема зарядного устройства для аккумулятора на триодном тиристоре
- Схема зарядного устройства автомобильного АКБ на основе импульсного источника питания
Как я неоднократно повторял в некоторых статьях, основным критерием для безопасной зарядки аккумулятора является поддержание максимального входного напряжения немного ниже параметров полного заряда аккумулятора и поддержание тока на уровне, который не вызывает нагревания аккумулятора.
Ну, а что же все-таки приводит к возникновению проблем с аккумуляторной батареей, во время ее эксплуатации? Ниже подобраны наиболее часто встречающиеся причины, из-за которых появляются неприятности.
Так например следующее:
- Использование аккумулятора, который полностью выработал свой ресурс, следовательно он не может держать накопленный заряд.
- Редкие выезды машины. Продолжительное бездействие автомобиля, в особенности в холодное время года, может привести к произвольному разряду батареи.
- Автомобиль эксплуатируется в режиме частого стоп-старта с интенсивным глушением и запуском двигателя. В этом случае, у генератора просто нет времени сделать подзарядку АКБ.
- Использование дополнительных энергоемких приборов, создающих большую нагрузку на аккумулятор. Очень часто приводит к увеличению тока произвольной разрядки во время старта двигателя.
- Очень низкая температура окружающей среды способствует быстрому саморазряду.
- Проблемы с топливной системой влечет к появлению большой нагрузке: мотор заводится не так быстро, долговременный запуск.
- Есть проблемы с генератором либо не исправно устройство для регулировки напряжения, нет возможности корректно зарядить батарею. К этому траблу можно отнести высокую изношенность проводов питания и слабый контакт в силовом тракте заряда
- И напоследок, возможно вы не выключили основной свет, габаритные огни либо магнитолу в салоне. Чтобы аккумулятор полностью разрядился в течении ночи, вполне хватит оставить чуть приоткрытую дверь салона.
Каждый из упомянутых вариантов проблем может сыграть с вами злую шутку: вы собрались срочно выезжать, а стартер вообще не проворачивается, так как батарея оказалась разряженной. Такую ситуацию можно выправить, только с помощью дополнительного оборудования, либо «прикурить» от кого-то, либо воспользоваться зарядным устройством.
Ниже представлена принципиальная схема зарядного устройства, простой и понятной цепи 12v. Этот вариант устройства может использоваться для зарядки всех типов аккумуляторных батарей 12v, включая автомобильные.
Кроме этого, там еще 3 схемы зарядного устройства аккумулятора для автомобиля, которые немного посложнее будут. Но все они неоднократно проверены на практике и показали себя как надежные. Можно взять любую из них и она будет четко работать.
Легкая схема зарядного устройства на 12v.
Зарядное устройство с функцией регулировки тока в процессе зарядки.
Контроль тока от 0 до 10А выполняется путем задержки включения тринистора.
Схема зарядного устройства для аккумулятора с автоматическим отключением по завершению зарядки.
Конструкция устройства, обеспечивающего зарядку аккумуляторных батарей емкостью 45А.
Умное зарядное устройство, сигнализирующее о не корректном подключении
.Практически каждая схема автомобильного зарядного устройства очень похожи друг на друга и состоят из типовых элементов:
- Источник питания.
- Токовый стабилизатор.
- Токовый регулятор заряда, в зависимости от конструкции, может быть автоматическим.
- Светодиодный индикатор либо амперметр, отображающий процесс заряда аккумулятора.
Схема простого зарядного устройства
Чтобы вычислить необходимые параметры для заряда, нужно воспользоваться легкой формулой: емкость аккумуляторной батареи, нужно разделить на 10. Напряжение, необходимое для зарядки автомобильного аккумулятора 12v должно быть, примерно 14.3v.
Схема классического ЗУ выполненного на резисторе
Источник питания собирается на основе трансформатора с двумя обмотками и диодного моста. Нужное выходное напряжение на вторичной обмотке определяется количеством витков провода на ней. Выпрямительный узел состоит обычно из диодного моста и стабилизатора напряжения в данной схеме он не задействован. Настройка тока заряда выполняется проволочным реостатом.
Важно знать! Любые подстроечные резисторы, даже на керамической основе, не способны выдержать такой ток нагрузки.
Реостат, изготовленный из нихромовой проволоки нужен для снижения температурной составляющей, которая выделяется на реостате в виде тепла.
Конечно же, КПД этого устройства довольно низкий, а возможности входящих в него компонентов очень незначительны (в частности реостата). Однако, схема есть, к тому же полностью пригодна к работе. Для экстренной зарядки, в случае отсутствия на данный момент необходимого устройства, спаять эту схему по быстрому не составит никаких проблем. Но также имеется и ограничение, которое предусматривает максимальный ток для такой конструкции, в пределах 5А. Таким образом, зарядку можно выполнять аккумулятора емкостью не более 45 Ач.
Гасящий конденсатор в цепи первичной обмотки трансформатора
Регулировать ток зарядки можно с помощью неполярного конденсатора, включенного в разрыв цепи первичной обмотки трансформатора. Конструкция выполнена на таких же компонентах, которые описывались выше, это — источник питания, регулятор, светодиод. Если у вас цель создать схему зарядного устройства под определенный тип батареи, в таком случае светодиодный индикатор не потребуется.
Если немного модернизировать конструкцию, и включить в схему дополнительный компонент – контроль заряда в автоматическом режиме, а затем изготовить коммутирующий блок конденсаторов, то в итоге получится зарядное устройство профессионального класса, но не сложным в изготовлении.
Схема контролирующая процесс заряда и отключения в автоматическом режиме, хорошо известна и уже много лет остается популярной. Вся технологическая цепочка хорошо освоена, одна из таких конструкций представлена на общей схеме. Граничное значение срабатывания настраивается подстроечным резистором R4. Как только напряжение на аккумуляторе достигает заданного резистором уровня, нагрузка отключается с помощью реле К2, при этом индикатор, роль которого выполняет амперметр, прекращает отображать ток заряда.
Отличительная особенность зарядного устройства, это встроенная конденсаторная батарея. Специфичность конструкций с гасящим конденсатором заключается в том, что есть возможность при изменении емкости (добавляя или уменьшая элементы), вы сможете выполнять регулировку тока на выходе.
Например: для регулировки тока заряда в пределах 1-15А с величиной шага в 1 ампер, нужно установить четыре конденсатора для тока: 1А, 2А, 4А и 8А, и соединять их выключателями в разных вариациях.
И, что главное — нет при этом никакого побочного нагревания, ну конечно кроме выпрямительных диодов, что касается КПД зарядного устройства, то он действительно высокий.
Схема зарядного устройства для аккумулятора на триодном тиристоре
Если у вас есть навыки работы с паяльником, то ничего не будет сложного самостоятельно изготовить автомобильный прибор с функцией плавного регулирования зарядного. Но в этом устройстве уже не будет слабого звена, которое имеется в схемах на резисторе.
Функцию регулятора в этой схеме выполняет электронный переключатель собранный на тиристоре, вместо массивного реостата. Вся подключенная нагрузка проходит через этот тиристор. представленная здесь схема запланирована на силу тока в пределах 10 А, а это значит, что можно заряжать аккумулятор без перегрузок до 90 Ач.
Настройка переключающего транзистора VT1, осуществляемая подстроечным резистором R5, гарантирует вам корректное и предельно точное управлением триодным тиристором VS1.
Схема отличается надежностью, простотой сборки и легко настраивается. Тем не менее нужно знать, что эта конструкция требует наличие в схеме трансформатора с выходной мощностью в три раза большей, чем номинальное значение тока, необходимого для заряда.
Проще говоря, нужен максимальный ток 10 А, трансформатор должен работать без проблем при обеспечении выходной мощности 400-550 Вт. Здесь также нужно отметить, что такая конструкция зарядного устройства, учитывая ее большие габариты, больше подходит для стационарной установки, например: в гараже.
Схема зарядного устройства автомобильного АКБ на основе импульсного источника питания
Зарядник такого типа, отличается от выше перечисленных тем, что существенно меньше нагревается при работе, способен выдавать большую мощность, обладает приличным КПД.
Кроме этого у него относительно маленькие размеры и вес, что очень удобно иметь его всегда в машине — умещается даже в бардачке. Единственный недостаток такого прибора — технологически сложный в сборке.
Как самостоятельно собрать импульсное зарядное устройство.
Самодельный контроллер заряда аккумулятора
Здравствуйте друзья. Прошлый мой обзор, касающийся солнечной электростанции в квартире вызвал большой интерес, что можно увидеть по огромному количеству просмотров и комментариев. Одной из тем для обсуждения была тема, касающаяся контроллера заряда аккумуляторной батареи, а точнее как можно обойтись без специализированного контроллера заряда, максимально сэкономив на этом. Я обещал рассказать как, и вот выполняю своё обещание.
Немного теории:
Самая стандартная схема солнечной электростанции состоит из солнечной панели, контроллера заряда и аккумулятора:
Вот про контроллер заряда я и хочу сегодня поговорить, а именно про то, какие функции он выполняет и как можно его сделать самостоятельно.
Основные функции контроллера заряда это контроль напряжения на аккумуляторной батарее с целью недопустить как перезаряда, так и переразряда аккумуляторной батареи.
При перезаряде аккумулятора происходит кипение электролита с выплескиванием его наружу. Электролит состоит из серной кислоты, которая может повредить как сам аккумулятор, так и находящиеся поблизости предметы.
Глубокий разряд не менее опасен, следствия следующие:
— Осыпание материала с активных пластин внутри АКБ. Это неизбежно сокращает ёмкость аккумулятора. А значит, он меньше по времени держит заряд и пусковые токи уменьшаются. Это происходит и при повседневной эксплуатации, но гораздо медленнее.
— Короткое замыкание между пластинами. Причина этого — прогрессирующее осыпание шлама и элементов пластин АКБ. Эти материалы являются хорошими проводниками и собравшись на дне АКБ, они просто замыкают между собой активные пластины. Такая АКБ повреждена необратимо.
— Сульфатация. Этот эффект возникает при полной и глубокой разрядке АКБ.
Чем сильнее разряжен аккумулятор и чем дольше он стоит недозаряженым, тем быстрее активные пластины АКБ покрываются материалами, которые препятствуют дальнейшему химическому процессу. Проще говоря — вы никогда не сможете эту батарею зарядить.От теории к практике:
Из сказанного выше следует, что контроллер заряда достаточно важная вещь солнечной электростанции, однако его можно сделать самостоятельно из 2 недорогих модулей XH-M601. Первый модуль будет контролировать процесс зарядки, а второй процесс разрядки аккумулятора. Однако необходимо отметить, что эти модули бывают 2 видов.
Распространенный вид с 2 клеммниками от реле (слева), который нам не подходит. И с 3 (справа), который как раз и нужен.
Отличаются они тем, что 2-х контактный модуль имеет только нормальноразомкнутые контакты реле, а трехконтактный и нормальнозамкнутые и нормальноразомкнутые. Самое неприятное состоит в в том, что модуль с 2-х контактным клеммникорм невозможно использовать даже с помощью «колхозинга», т.
к. нормальнозамкнутый контакт реле откушен перед запайкой реле в плату и с помощью дополнительных перемычек невозможно использовать такой модуль, т.к. на печатной плате нет даже отверстия для этого контакта реле (место отмечено красной окружностью).
Принцип работы модуля XH-M601
Модуль собран с использованием знаменитой «таймерной» микросхемы 555:
Срабатывание происходит при достижении пороговых значений напряжения на клеммах аккумулятора. Пороговые напряжения устанавливаются подстроечными резисторами. Напряжение нижнего порога устанавливается резистором R2 (на плате это RP1), а верхнего – R4 (на плате это RP2). Вращение по часовой стрелке увеличивает напряжение, против часовой – уменьшает. Момент включения/выключения модуля можно определить по индикаторному светодиоду и характерному щелчку реле.
Для настройки модуля понадобится регулируемый источник питания. Желательно использовать маломощный источник питания или с ограничением выходного тока, которое нужно установить в пределах 50-100 миллиампер.
Резистор R2 (RP1 на плате) отвечает за низкий уровень (включение), он приоритетный. Если с помощью резистора RP1 неправильно установлен порог срабатывания, то реле будет всегда включено, независимо от положения R4 (RP2 на плате). Поэтому, при настройке модуля следует придерживаться следующей последовательности:
1. Выкручиваем против часовой стрелки потенциометры R2 и R4 (RP1 и RP2 на плате), но не до упора, иначе подадим на вход NE555 напряжение питания и сожжём микросхему при использовании мощного блока питания и при отсутствии ограничения по току. После того, как будет достигнуто крайнее положение (слышен характерный щелчок при вращении), нужно сделать несколько оборотов в обратную сторону (по часовой стрелке).
2. Выставляем на БП напряжение равное нижнему порогу включения и подаем его на разъемы Р2 (Bat ± или VCC± на плате).
Реле не должно включиться! Иначе, нужно отключить источник питания, выкрутить резистор R4 (RP2 на плате) ещё немного влево, после чего повторить подключение к БП. Теперь, вращаем по часовой стрелке резистор R2 (RP1 на плате) пока не сработает реле (включение светодиода на модуле). Порог включения установлен!3. Увеличиваем на БП напряжение до порога отключения (максимальное напряжение, при котором модуль должен отключить реле). Отключаем схему и выкручиваем R4 (RP2 на плате) вправо (почасовой стрелке). Подключаем модуль к БП. Реле должно быть включено (светодиод на модуле должен гореть). Вращаем R4 (RP2 на плате) влево, против часовой, пока реле не выключится (светодиод не горит). Таким образом настраивается верхний порог (выключение).
Использование модулей в качестве контроллера заряда:
Схема подключения двух модулей к аккумуляторной батарее следующая:
Оба модуля подключаем к аккумулятору через клеммы Р2 (Bat ± или VCC± на плате), но первый модуль подключаем к солнечной панели, а второй к нагрузке.
У первого модуля устанавливаем напряжение включения равное 13.5В, напряжение отключения 13.8В. Такие настройки будут поддерживать напряжение аккумулятора при заряде не выше 13.8 вольта, что для свинцово-кислотного аккумулятора является оптимальным напряжением, при котором аккумулятор может находиться сколь угодно долгое время и быть заряженным на 100%. Использовать необходимо нормальноразомкнутые контакты.
У второго модуля устанавливаем напряжение включения 11 вольт, а напряжение отключения вольт 13, но использовать необходимо нормальнозамкнутые контакты, поэтому при напряжении на аккумуляторной батарее ниже 11 вольт нагрузка будет отключаться и включаться только при увеличении напряжения выше 13 вольт, т.е. в светлое время суток, когда идет заряд аккумулятора от солнечной панели. 11 вольт выбрано потому, что ниже этого напряжения разряжать аккумуляторную батарею опасно, т.к. может начаться сульфатация пластин.
Важные замечания:
Первое важное замечание я уже сделал выше, оно о выборе типа модуля: нужен с 3 клеммниками от реле.
Второе важное замечание: у модулей отсутствует диод гасящий ЭДС самоиндукции, который обычно включается палаллельно обмотке реле в обратном смещении. На схеме это диод D1. Ставить его обязательно!!! Оптимальное место — припаять прям на ножки реле с обратной стороны платы. Диод можно использовать самый распространенный 1N4007.
Видеоверсия:
Выводы:
С помощью недорогих модулей XH-M601 можно сэкономить на стоимости контроллера заряда при создании солнечной электростанции. Более того, дешевые контроллеры заряда не позволяют выбрать тип аккумуляторных батарей (пороговые напряжения включения/отключения), а значит контроллер заряда на данных модулях более универсальное решение, которое позволяет использовать не только свинцово-кислотные АКБ, но также и Li-Ion батареи, например.
Однако как сэкономить на контроллере заряда Li-Ion батарей у меня есть еще один вариант, о котором я расскажу в следующей части 🙂
Ну что же, желаю всем добра! Да прибудет с нами Сила Солнечной Энергии!
Разработка простой 12-вольтовой литий-ионной аккумуляторной батареи со схемой защиты
В этой статье мы рассмотрим, как спроектировать простую 12-вольтовую литий-ионную аккумуляторную батарею и как использовать ее со схемой защиты . Литий-ионная батарея является одним из наиболее часто используемых накопителей энергии, используемых для питания оборудования и гаджетов в настоящее время. Из-за высокой плотности энергии и возможностей перезарядки литий-ионные элементы соединяются в различные последовательные и параллельные схемы, чтобы получить аккумуляторную батарею с различным выходным напряжением и емкостью. Разработка простого аккумуляторного блока и подключение его к экономичной схеме защиты для создания надежный аккумуляторный блок , который можно использовать для питания радиоуправляемых автомобилей, квадрокоптеров или других устройств, работающих от 12 В постоянного тока.
Если вам интересно узнать больше о литий-ионных элементах, вам должны быть интересны статьи, которые мы ранее освещали, о различных химических процессах литий-ионных аккумуляторов, и вы также можете изучить и спроектировать схему зарядного устройства 2S, которую мы создали ранее.
Соединение литий-ионных элементов последовательно и параллельноНоминальное напряжение большинства литий-элементных элементов не превышает 4 В. Таким образом, чтобы сделать его пригодным для приложений с более высоким напряжением, нам, возможно, придется использовать повышающий преобразователь или мы можем разработать аккумуляторную батарею, которая обеспечивает требуемое выходное напряжение, размещая элементы в комбинации последовательных и параллельных соединений.
Соединение элементов в серии : Когда положительный полюс одной батареи соединяется с отрицательной клеммой второй батареи, считается, что батарея соединена последовательно.
В случае последовательного соединения общее напряжение батареи увеличивается и определяется как сумма напряжений всех последовательно соединенных батарей. На изображении ниже показано, как выглядит последовательное соединение.
Параллельное соединение ячеек : Когда положительная клемма первой батареи соединена с положительной клеммой второй батареи и аналогичным образом соединены отрицательные клеммы двух элементов, считается, что батарея соединена в параллельном соединении. В случае параллельного соединения общая емкость аккумулятора увеличивается, а напряжение остается прежним. На изображении ниже показано, как выглядят ячейки в параллельном соединении.
Изготовление аккумуляторной батареи 12 В Чтобы сделать батарейный блок, первым делом нужно узнать номинальное напряжение элемента. Выбранные нами элементы имеют номинальное напряжение 3,7 В, а напряжение заряда 4,2 В. Итак, чтобы сделать блок на 12 В, нам потребуется 3 элемента, соединенных последовательно ./c9f8417bdc1aafe.s.siteapi.org/img/f57ac90d23c7c78aaba6dacb89feec630af7ec30.jpg)
Изображение ячеек, которые мы использовали, показано ниже. Итак, возьмем 3 одинаковых элемента по 3,7 В 1200 мАч и соединим их последовательно, как показано на схеме ниже.
Примечание: Убедитесь, что подключены все элементы одинаковой емкости, иначе это повлияет на срок службы вашего аккумулятора.
Я взял опорный кронштейн с 3 ячейками (или прокладку для ячеек) и разместил 3 ячейки таким образом, чтобы ячейка 1 st и 3 rd была обращена положительной стороной вниз, а положительная сторона средней ячейки была обращена вверх. После размещения элемента установите еще один опорный кронштейн для 3 элементов и убедитесь, что упаковка закреплена, а батареи зафиксированы на своем месте. Теперь следующим шагом будет последовательное соединение аккумуляторов друг с другом. Назовем 3 ячейки C1, C2 и C3. Сначала соедините положительную клемму C1 с отрицательной клеммой C2, используя никелевую полоску, и положительную клемму C2 с отрицательной клеммой C3, как показано на рисунке ниже.
Следующим шагом является подключение проводов от отрицательной клеммы C1 и другого провода от положительной клеммы C3. Вышеупомянутая конфигурация называется конфигурацией 3S или конфигурацией 3-й серии, и когда измеряется напряжение между положительной клеммой C3 и отрицательной клеммой C1, оно будет равно 12-вольтовой ячейке.
Как соединить никелевую ленту с батареейЛучший способ — использовать точечную сварку. Сначала очистите поверхность ячейки и никелевой полоски чистой тканью, чтобы удалить с поверхности частицы пыли или грязи. Поместите никелевую полоску на клемму аккумулятора, поднесите контакты точечной сварки и сделайте короткий контакт. Вы можете повторить процесс, повернув аккумулятор, чтобы сделать дополнительное соединение. Ваша батарея теперь надежно подключена к никелевой полосе. Повторите тот же шаг для других подключений.
Что делать, если у вас нет аппарата для точечной сварки?
Первый шаг — с помощью гвоздя или любого металлического предмета поцарапать все клеммы батарей, которые вы хотите подключить.
После зачистки нанесите небольшое количество флюса на клемму ячейки и приложите немного припоя к клемме. Сделайте то же самое для никелевой полоски и соедините никелевую полоску с клеммой ячейки.
Повторите этот шаг несколько раз, чтобы выполнить необходимые подключения. Ваша ячейка 12 В готова.
Подключение модуля защиты аккумулятораДля литий-ионных аккумуляторов требуется модуль защиты аккумулятора для поддержания их работоспособности. Эти устройства защищают аккумулятор от повреждения при перезарядке, глубоком разряде и даже от перегрузки по току. Это необходимо для обеспечения безопасности батареи и продления срока ее службы. Чтобы сохранить нашу батарею в безопасности, мы использовали модуль защиты батареи 3-S 6Amps или модуль BMS.
Подключите модуль BMS к аккумулятору. Большинство BMS будут иметь одинаковую терминологию подключения.
P- Отрицательная клемма Подключение аккумуляторной батареи
P+ P Положительная клемма Подключение аккумуляторной батареи
9 0002 T Для крепления датчика температурыB+ Положительная клемма первой батареи
B- Отрицательная клемма последней батареи
B1 Соединение с 1 st аккумулятор
B2 Вам нужно будет подключить один конец термистора к клемме P +, а другой конец термистора NTC должен быть подключен к T-площадке на модуле BMS.
Для тестирования модуля после визуального осмотра всех соединений проверьте напряжение на контактах P+ и P-. напряжение должно быть равно напряжению на контактах B+ и B-. Следующим шагом является проверка напряжения на контактах P- и B1, оно должно быть где-то около 3,7 В, так как это напряжение одной ячейки.
Следующим шагом является проверка напряжения на контактах P- и B2, это измерение даст нам напряжение между двумя последовательно соединенными ячейками, и отображаемое напряжение будет где-то около 7,4 В.
После тестирования всех колодок я использовал зарядное устройство на 12 В для зарядки аккумуляторной батареи и через полчаса измерил напряжение аккумуляторной батареи. Начальное напряжение батареи было, а конечное напряжение батареи указано ниже:
Время | Напряжение |
Старт | 11,58 В |
30 минут | 12,03 В |
Я также использовал аккумулятор для питания лампы, двигателя и других приборов, и аккумулятор работал отлично.
Знание конструкции аккумуляторной батареи очень важно, так как элементы редко используются как единое целое из-за их низкой емкости и напряжения, поэтому элементы собираются вместе, образуя аккумуляторную батарею. Напряжение батареи увеличивается, когда элементы соединены последовательно, а емкость батареи увеличивается, когда элементы соединены параллельно. Из-за риска повреждения литий-ионных элементов аккумуляторные блоки снабжены системой управления батареями, которая обеспечивает правильную работу аккумуляторного блока. BMS обычно отслеживает состояние батареи, заряд, напряжение и ток, в то время как более продвинутая BMS также может отслеживать температуру и иметь функцию передачи данных батареи в удаленное место. Я надеюсь, что вы узнали что-то новое, если у вас есть какие-либо сомнения или вопросы относительно дизайна аккумуляторной батареи, пожалуйста, пишите в разделе комментариев ниже.
Цепь зарядного устройства солнечной батареи 12 В
