Как зарядить автомобильный аккумулятор

Существуют великое множество схем и конструкций, которые позволят вам ответить на вопрос как зарядить аккумулятор, в данной статье рассмотрим некоторые из них.
ЗУ для автомобиля

У автомобильных аккумуляторов имеется ряд особенностей: непостоянство внутреннего сопротивления при процессе заряда, зависимость от силы тока и температуры, а так же наличие сменывнутренних процессов при ходе подзарядки. Простыми словами, если возьмем типовой разряженный аккумулятор от автомобиля, к которому подсоединим зарядное устройство, потекут следующие процессы. В начальный момент из-за низкого внутреннего сопротивления, аккумуляторная батарея будет содействовать высокому значению тока заряда, которое в процессе накопления энергии начнет падать. Также, с увеличением уровня заряда, КПД будет понижаться, если вначале он доходит до 95%, то к завершению уже составит 80%, а разница пойдет на ненужный нагрев электролита.

На финальном этапе зарядки аккумулятора начнет происходить кипение. Это ничто иное, выделение газов в результате электролиза, что говорит об окончании зарядки. Нормальным значением заряда аккумуляторов считается одна десятая часть от общей емкости. Например, аккумулятор на 55 А/ч, следует заряжать током 5.5 А, в течение 10 часов.

Как зарядить аккумулятор

Зарядка аккумулятора постоянным током осуществляется, как вы уже догадались, электрическим током с постоянной величиной в течение всего времени заряда. Этот способ хорош тем, что зная номинальную емкость аккумулятора и ток заряда, можно точно вычислить через какое время полностью зарядится аккумулятор. Учтите, что при достижении напряжения батареи 14.4 вольта, ток заряда следует понизить в два раза. Т.е, аккумулятор на 55. А/ч. ставится на зарядку приблизительно на 10 часов при токе 5.5 А, но спустя 8 часов, ток необходимо снизить до 2.75 А, это снизит нагрев электролита и выделение газов, обеспечит полноту заряда и увеличит срок службы.

Ускоренная зарядка это быстрый заряд в течение короткого временного интервала, но при этом уменьшается ресурс работы батареи. Ускоренный режим может зарядить аккумулятор на 70% за 30 мин. Зарядное устройство при этом, обязано контролировать температуру электролита и при 45°, автоматически прервать заряд.

Восстановительный заряд аккумулятора, это подзарядка со значением тока в 10% от емкости, но с небольшим перезарядом по времени. Такой способ нейтрализует глубокие разряды и восстанавливает активные массы в электродах. Заряд должна идти до того времени пока не установится постоянство напряжения и плотность электролита в течение трех часов.

Как зарядить аккумулятор автомобиля постоянным напряжением, при этом методе в течение всего времени заряда напряжение на ЗУ остаётся постоянным, а регулируется только сила тока. Причём в момент старта он может быть даже 100-150% от емкости и с течением времени плавно уменьшаться.

Постоянная зарядка аккумулятора, процесс зарядки идет на постоянной основе, например различные стационарные аккумуляторы. При этом возможно поддерживать батареи в постоянно заряженном состоянии, но и здесь есть свои минусы. Т.к отсутствует полный цикл заряд-разряд, а рабочие значения заряда меняются в небольшом диапазоне, то в итоге общий срок эксплуатации значительно сокращается.

Самая простая схема зарядного устройства
Стандартная схема зарядного устройства

Собрав эту схему вы сразу поймете, как просто можно зарядить аккумулятор.

Сетевой выключатель питания является лишним элементом, поскольку "видимое" отключение вытаскиванием вилки из розетки обеспечивает большую безопасность. Предохранитель часто не может защитить первичную обмотку ЗАВЫШЕННОГО сетевого напряжения (вопреки плакатам все пользуются в гаражах сварочными трансформаторами, что приводит к завышению напря- жения на "чужих" фазах).

Небольшое повышение напряжения не может сжечь предохранитель, зато насыщает железо трансформатора и греет первичную обмотку. Так появляется междувитковое замыкание. Выпрямительные диоды и амперметр сгорают при КЗ на выходе, а также при переполюсовке аккумулятора. Часто вслед за этим горит вторичная обмотка. В "умных" схемах с тиристорами вторичные цепи защищают плавкими предохранителями, которые могут и остаться целыми в момент перегорания тиристоров при кратковременных КЗ!

Переключатель выходного напряжения требует управления человеком, включая процесс раздумывания и ошибки от него. Все же "совковая" схема имеет два преимущества перед предлагаемыми: ПРОСТОТА - т. е. глупость конструкторов и наплевательское отношение изготовителя к пользователю; ЭКОНОМИЧНОСТЬ - т. е. малое потребление тока. А кто считал, сколько электроэнергии требуется для изготовления новых деталей, а то и всего устройства. Экономичность перемотки трансформатора и замены диодов тоже прелестны! Двадцатилетняя практика показала высокую потребительскую ценность предлагаемых ниже НАДЕЖНЫХ и простых в пользовании зарядных устройств.

Как зарядить аккумулятор модернизированным советским зарядным устройством

Схема поможет желающим модернизовать "советское" ЗУ. В разрыв сетевого провода включена лампа накаливания на 220 В мощностью не больше, чем мощность силового трансформатора. Лампу устанавливают на верхней либо боковой стенке ЗУ, чтобы при перегрузках основная схема грелась МЕНЬШЕ. Сопротивление металлической спирали лампы пропорционально ее абсолютной температуре (в кельвинах). Таким образом, в нормальном режиме спираль накалена мало, сопротивление ее небольшое, и падение напряжения не превышает 10.23% сетевого (цвет свечения желтый)

Схема зарядного устройства в котором в разрыв сетевого провода включена лампа накаливания на 220 В

При перегрузке ток и температура спирали растут, поэтому сопротивление лампы увеличивается, и падение напряжения доходит до 90% от сетевого (цвет свечения белый, яркость большая). При авариях в электросети такая схема работоспособна до напряжения 380 В, если же при этом на выходе будет КЗ - перегорит HL1, т.е. в ужасном случае размеры аварии минимальны - выходит из строя легко заменяемый элемент!

Перегорание первичной обмотки бывает в случаях бракованного либо перегретого ранее силового трансформатора, но это бывает редко. Для защиты устройства от КЗ достаточно HL1. В то же время против переполюсовки аккумулятора приходится ставить на выходе низковольтные лампы накаливания. Ток подзаряда обеспечивается HL2. Ее рабочее напряжение 28 В, чтобы при переполюсовке избежать перегорания. Ток заряда проходит через мощную лампу HL3, которая низковольтна, но в случае переполюсовки она не перегорает, так как подключается во вторую очередь - когда владельцу ясно, что все соединено верно. Это лампу подбирают из имеющихся, чтобы обеспечить необходимый ток заряда (владельцу решать - ограничить максимальный ток 10 А или меньшим).

В режиме подзаряда можно оставлять устройство включенным на несколько суток. Заряд проводить в присутствии владельца, поскольку нельзя допускать длительного кипения "банок"! Амперметр в схеме не показан. Это объясняется тем, что однажды измеренный ток в данном ЗУ для каждого положения переключателя S1 остается неизменным - лампы накаливания, подобно бареттерам, стабилизируют его при изменениях сетевого напряжения и степени заряда аккумулятора. Вольтметр играет важнейшую роль при контроле степени заряда. Так, при контроле напряжения в бортовой сети автомобиля и правильной работе реле-регулятора аккумулятор всегда остается в норме (это знают все, удивительно, почему же столько десятилетий "живет" схема ЗУ с амперметром?!).

Заметим, что один вывод выходных ламп соединен с "минусом" - корпусом. Это сделано для того, чтобы удобно было использовать любые найденный автолюбителем лампы, в т.ч. имеющие вывод на цоколе (лампы от автомобилей КРАЗ, осветительные на малые сетевые напряжения, из схем связи (60 В), тепловозные и др.). Если патрона для этих случайно найденных ламп не окажется в наличии, тогда просто закрепим их на корпус устройства с помощью хомутика).

Как зарядить аккумулятор импульсным током

Схема производит заряд импульсным током (однополупериодное выпрямление). Это благотворно сказывается на работе аккумуляторной батареи - в паузах между импульсами тока происходит некоторое "вы- равнивание" потенциала на отдельных участках пластин, т.е. электрохимическим путем устраняется их неоднородность, уменьшается количество "мусора" на пластинах. В схеме предусмотрено четыре режима работы: 1) подзаряд импульсным током через HL2; 2) заряд импульсным током (через замкнутый S1 под- ключаются лампы HL3); 4) подзаряд без пауз - замкнут S2; 5) заряд без пауз - замкнуты S1 и S2. Первые два режима обеспечивают медленный и качественный заряд - с десульфатацией пластин. Третий и четвертый режимы позволяют ускорить процесс.

Схема ЗУ которое производит заряд импульсным током
Зарядное устройство для аккумуляторов из электронного трансформатора

Хорошее и достаточно малогабаритное ЗУ для автомобильных аккумуляторов можно сделать из 12 В электронного трансформатора но придеться переделать обычный трансформатор входящий в него.

Зарядное устройство из электронного трансформатора

Трансформатор от производителя имел во вторичной обмотке 8 витков, и выдавал 10,75 вольт. Поэтому он был выпаян, удалена родная вторичная обмотка и на ее место намотана новая, содержащая 23 витка, намотка осуществлялась шестью жилами с диаметром медного провода 0,5 мм каждая, то есть сумарное сечение обмотки будет 3мм. Этого вполне достаточно для зарядки автомобильного аккумулятора.

После модернизации трансформатор был обратно впаян на печатную плату. Для выпрямления в автомобильном ЗУ необходимо взять диоды с минимальным током в 8-10 Ампер, поэтому применем диодную сборку SR2040CT (к томуже в нашем электронном трансформаторе таких целых две), взять их также можно из компьютерного блока питания. Кроме того после диодной сборки добавил емкость на 3300мкФ 35 вольт.

Как зарядить аккумулятор на 12 вольт с дополнительной функцией ускоренного заряда

Схема автоматически отключит аккумуляторную батарею от зарядного устройства. А в случае если вы подключите неисправный автомобильный аккумулятор или же батарею с перепутанной полярностью схема не перейдет в режим заряда, что защитит зарядное устройство и аккумулятор от повреждений. Если произойдет короткое замыкание клемм Х1 (+) и Х2 (-), то просто сгорит предохранитель. Схема устройства состоит из стабилизатора тока на первом транзисторе, контрольного устройства на компараторе 521СА3, тиристора КУ101Г для фиксации состояния и ключевого транзистора VT2 КТ529А, в коллекторную цепь которого подключено реле К1.

Включении зарядного устройства осуществляется тумблером SA1 при этом загорится светодиод HL2, и схема будет ожидать подключения автомобильного аккумулятора к соответствующим клеммам. Затем, протекающий ток через диод VD7 и сопротивления R14, R15 в базу транзистора VT2, будет достаточным, чтобы он открылся и включил реле К1. Далее через замкнувшиеся контакты откроется и первый транзистор VT1, который начнет работать в режиме стабилизатора тока — об этом нам будет сигнализировать светодиод HL1. Ток стабилизации задается резисторами в эмиттерной цепи первого транзистора.

Стабилизатор тока работает на положительной полуволне сетевого напряжения. В течение отрицательной полуволны диоды VD1, VD2 заперты, и аккумулятор будет разряжаться через сопротивление R8. Номинал его подобран таким, чтобы ток разряда был около 0,5 А. Считается, что наиболее оптимальным является режим заряда аккумулятора током 5 А, разряда — 0,5 А.

В момент разряда батареи, компаратор контролирует напряжения на нем, и как только оно превысит уровень 14,7 В (задается резистором R10) он включит тиристор. При этом загорятся светодиоды HL3 и HL2. Тиристор зашунтирует базу второго транзистора через диод на общий провод, что приведет к отключению реле. Оно не включится, до тех пор,пока не нажмем кнопку СБРОС SB1 или же не отключим все зарядное устройство.

Для ускоренного заряда необходимо включить переключатель SA2, но пользоваться этой функцией надо осторожно и не злоупотреблять т.к заряд будет осуществляться током 10 ампер.

Форматирование аккумуляторов

Если долгое время эксплуатировать NiCd-аккумуляторы (в меньшей степени NiMH, то происходит "эффекта памяти", другими словами возникает кристаллизация электродов, которая приводит к повышению внутреннего сопротивления аккумулятора, снижению емкости и сокращению срока службы.

Форматирование аккумуляторов - восстанавливает структуру пластин электродов и обеспечивает более полный режим заряд-разряд в автоматическом режиме. Цель форматирования — удаление кристаллов и очистка поверхности электродов. Эти функции позволяет выполнить предлагаемое устройство форматирования. Аккумулятор форматируется циклами заряд-разряд с дополнительной функцией: наложением импульсного тока на постоянный ток заряда, что повышает эффективность восстановления электродов. Ток восстановления в начальное время растет. После очистки пластин и зарядки аккумулятора наблюдается падение тока и рост напряжения. Контроль напряжения на аккумуляторе позволяет снизить вероятность его перезаряда и перегрева.

Форматирование аккумуляторов

При подсоединении заряженной аккумуляторной батареи GB1 к схеме напряжение с нее поступает через делитель R4-R5-R8 на вход управления микросхемы DA1 параллельного стабилизатора тока. Конденсатор С5 корректирует время переключения таймера микросхемы. Открывание DA1 приводит к срабатыванию реле К1, которое своими контактами К1.1 переключает устройство из режима зарядки в режим разрядки, т.е к батарее подключается разрядный резистор R3.

Снижение напряжения на GB1 ниже 9 В вызывает выключение DA1, отпускание реле и подключение аккумулятора контактами К1.1 к источнику тока зарядки. Резистор R7 уменьшает предельный ток блока питания при неправильной полярности подключенной батареи или ее сильной разрядке (ниже рекомендуемого уровня).

Случайное отключение электросети в процессе форматирования не приводит к разряду аккумулятора из-за диода VD3, включенного в цепь заряда. При достижении напряжения на батарее 13 В микросхема DA1 включается, и реле переводит аккумулятор в режим разряда.

Контроль режимов выполнен на включенных встречно-параллельно светодиодах HL2 и HL3, что проще, чем установка контрольного амперметра. Вместо двух светодиодов можно применить один двухцветный. Источник зарядного тока выполнен на сетевом трансформаторе Т1, выпрямительном мосте VD1 и конденсаторе фильтра С4. Напряжение с вторичной обмотки Т1 выпрямляется диодным мостом VD1, сглаживается конденсатором С4 и через диод VD3 подается на заряжаемую батарею GB1. На постоянное напряжение заряда наложено импульсное, поступающее с обмотки Т1 через конденсаторную цепочку С2-СЗ. Электролитические конденсаторы соединены встречно, образуя неполярный конденсатор большой емкости. Цепочка R1-HL1 индицирует наличие напряжения.

В устройстве применен сетевой трансформатор от адаптера с напряжением вторичной обмотки 13...16 В и током около 0,5 А. Можно использовать промышленные трансформаторы типов ТПП, ТН, ТС с габаритной мощностью 10...20Вт и аналогичным выходным напряжением. Реле годится любое с напряжением срабатывания 7. ..12 В, например, РЭС47 или WJ107-1C-12DC. Резисторы R3 и R7 — проволочные, но подойдут и С5-37 (R3 составлен из двух резисторов сопротивлением по 15 Ом). Светодиоды — серии AJ1307 или КИПД41

Регулировка схемы начинается с установки сопротивления R5, при котором реле К1 отключено (напряжение на аккумуляторе менее 9 В), и идет процесс форматирования. По мере восстановления поверхности пластин аккумулятор набирает емкость, напряжение на нем растет, и при напряжении 13,2 В устройство должно переключаться на разряд После снижения напряжения на аккумуляторе при разряде процесс должен повториться. Схемой может форматироваться аккумулятор напряжением от 3,6 до 13 В(с подстройкой сопротивления R5).

Окончание форматирования сопровождается сменой режима заряд-разряд с повышенной частотой переключения светодиодов (0,1 Гц). В случае замыкания в цепи аккумулятора контрольные светодиоды будут гореть с повышенной яркостью и мигать с частотой 0,1 ...1 Гц.

Устройство заряда и разряда аккумуляторов

Предположим, батарея составлена из семи аккумуляторов, среди которых один имеет реальную емкость, меньшую, чем остальные. При разряде этот аккумулятор достигнет 1 В раньше, чем остальные. Даже если разряд контролируют, этот факт не будет замечен, и разряд будет продолжен, что приведет к более быстрому выходу батаре из строя, чтобы этого избежать читаем статью полностью

Зарядное устройство на микросхеме MC78T12ABT

В представленной ниже схеме применяется мониторинг тока зарядки и напряжения на клеммах батареи. Конструкция базируется на специализированной микросборке MC78T12ABT - в принципе обычный стабилизатор LM7812, в корпусе ТО-3, но с существенно увеличенным выходным током до 3А.

Схема зарядного устройства на MC78T12ABT

Вторичная обмотка трансформатора со средней точкой, напряжение на каждой полуобмотки около 15 вольт при токе до 3А. Емкость С1 - фильтрирующая, конденсатор С2 применяется в роли развязывающего. Выходное напряжение с микросборки около 14.1В (12+2.1). Аккумулятор заряжается через защитный диод Д6, который также помешает разрядится батареи в случае проподания сетевого напряжения. Индикаторный светодиод Д7 говорит о готовность ЗУ к работе. Предохранитель в цепи первичной обмотки трансформатора должен выдерживать ток в 1А.

Как найти утечку тока автомобильного аккумулятора

В каждом транспортном средстве с АКБ имеется минимальный допустимый ток утечки, находящийся в диапазоне 50-80 мА. Например, при находящейся в режиме ожидания охранной сигнализации расходуется ток около 20-25 мА, внутренняя память контроллера системы впрыскивания тратит на свое питание около 5 мА, кроме того немного потребляют ток компоненты приборной панели и блок центрального замка.