Как сделать зарядное устройство для автомобиля своими руками: рассматриваем обстоятельно

Устранение неисправностей батареи

Проверьте работоспособность аккумулятора в магазине автозапчастей

Если вы заряжали аккумулятор с помощью зарядного устройства или другого транспортного средства, но ваш автомобиль по-прежнему не заводится, извлеките аккумулятор (если вы этого еще не сделали) и отнесите его в местный магазин автозапчастей. Там можно зарядить батарею и проверить, нормально ли она работает, можно ли ее обслужить или лучше заменить на новую.

Если аккумулятор не требует технического обслуживания, вам придется заменить его в случае, если не держится заряд.

• Если батарея плохая, вам нужно будет приобрести замену.
• Если аккумулятор полностью заряжен и работает нормально, но автомобиль не заводится, проверьте кабели батареи, чтобы убедиться, что они не повреждены, и надежно подключите их к клеммам.

Проверьте генератор

Неисправный генератор переменного тока может помешать вашему автомобилю в достаточной степени заряжать аккумулятор, чтобы запускать авто снова. Иногда он не производит достаточного количества электричества, чтобы поддерживать даже движение автомобиля.

Вы должны проверить, нет ли проблем у генератора переменного тока. Для этого запустите автомобиль, а затем отсоедините положительную клемму аккумулятора. Работающий должным образом генератор будет производить достаточно электричества, чтобы поддерживать работу автомобиля без аккумулятора. Но если двигатель перестает работать, скорее всего генератор нуждается в замене.

Иногда можно обнаружить проблему с генератором, обратив внимание на освещение салона. Если при нажатии на педаль газа освещение начинает светить ярче, а затем, когда вы убираете ногу, снова тускнеет, генератор работает плохо.
Если снять генератор с автомобиля, то во многих магазинах автозапчастей могут его проверить и убедиться, нужна ли для него замена.

Прислушайтесь к звукам

Если автомобиль не заводится, но при попытке выдает слышимый щелчок, вероятно в аккумуляторе недостаточно заряда для запуска. Это может быть связано с тем, что он не заряжен должным образом или батарея слишком износилась, чтобы удерживать заряд. Попробуйте снова запустить авто или проверьте батарею.

• Убедитесь, что у вас хорошее соединение с аккумулятором во время зарядки, иначе батарея не сможет завести автомобиль.
• Щелчок указывает на то, что в батарее есть немного электричества, но его недостаточно для запуска двигателя.

Если автомобиль глохнет

Если автомобиль запускается после зарядки аккумулятора, но глохнет вскоре после запуска, это может быть связано с генератором переменного тока. Если он запустится снова или продолжит вращаться, но не сможет запуститься, проблема не в электричестве. Скорее всего проблемы возникли с доставкой топлива или воздуха.

• Чтобы двигатель правильно работал, к нему должно поступать не только электричество, но и топливо и воздух.
• Скорее всего нужно отвезти машину к механику, чтобы определить источник проблемы и устранить его.

Зарядка для автомобильного аккумулятора в домашних условиях

Если батарея не может провернуть стартер, а ЗУ нет, быстро собрать его нереально. В этом случае выручают простые приспособления. Они дают АКБ небольшой заряд, которого хватает, чтобы восполнить оставшуюся емкость.

Зарядка от блока питания ноутбука

Характеристики БП ноутбука (напряжение 19 В и сила тока 10 А) позволяют использовать его для подзарядки аккумулятора. Параметры даже чуть больше требуемых, поэтому прямое подключение не используют. В цепь последовательно включают сопротивление, роль которого исполняет автомобильная лампочка салонного освещения.

Ее подсоединяют к среднему плюсовому контакту блока питания. Второй контакт лампочки подключают к положительной клемме АКБ. Отрицательный выход на штекере БП соединяют с минусом батареи. Через несколько часов двигатель можно запускать.

От бытовой сети

Метод экстремальный, требует максимального соблюдения мер безопасности. Используют электрическую лампочку накаливания на 100 Вт, диод 1N4007. Подходящие характеристики у полупроводника от сгоревшей энергосберегающей лампочки. Подачу электричества в квартиру на время подключения самодельного устройства лучше прекратить.

В разрыв одного провода, идущего от розетки, последовательно включают лампочку, диод. Затем подключают к положительной клемме аккумулятора. Второй провод соединяют с отрицательным контактом.

Зарядный ток небольшой, всего 0,5 А, но его хватит, чтобы за 10 часов подзарядить АКБ. Можно параллельно подключить 2-3 лампочки, величина зарядного тока при этом возрастет, и процесс пойдет быстрее.

Вместо лампочки иногда используют электроплитку: для этого нужно включить ее на самую малую мощность. На заряд уходит меньше времени, но применять такой метод опасно: может пробить диод и замкнуть батарею.

Нужные параметры при зарядке постоянным током

Уже доказано, что производить заряд автомобильных свинцовых кислотных аккумуляторных батарей (в основном в автомобилях присутствуют именно такие) необходимо при помощи тока, не превышающего показателя в 10% от емкости всей батареи.

Так, в случае емкости АБ в 55 A/ч, максимальная подача тока заряда должна быть 5,5 А. По такому принципу высчитывается максимальный ток для любой батареи. Можно даже немного снизить подачу тока, но в таком случае процесс заряда будет идти немного медленнее. Накопление заряда будет происходить даже в случае, если ток заряда будет ближе к отметке 0,1 А. Но в таком случае для восстановления емкости необходимо будет очень много времени.

Минимальное время заряда АБ при уровне тока в 10% от заряда составляет 10 часов, но это в случае полного разряда батареи, которого допускать недопустимо. Поэтому на фактическое время до полного заряда влияет глубина разряда.

Чтобы произвести расчет примерного времени до полного заряда, следует выяснить разницу между максимальным зарядом (12,8 вольт) и вольтажом на данный момент. Если эту цифру умножить на 10, то можно получить приблизительно время в часах.

Схема зарядного устройства на конденсаторах без автоматического отключения

Для тех, кто не имеет достаточного опыта по сборке электронных схем или не нуждается в автоматическом отключении ЗУ по окончании зарядки аккумулятора, предлагаю упрощенней вариант схемы устройства для зарядки кислотных автомобильных аккумуляторов. Отличительная особенность схемы в ее простоте для повторения, надежности, высоком КПД и стабильным током заряда, наличие защиты от неправильного подключения аккумулятора, автоматическое продолжение зарядки в случае пропадания питающего напряжения.

Принцип стабилизации зарядного тока остался неизменным и обеспечивается включением последовательно с сетевым трансформатором блока конденсаторов С1-С6. Для защиты от перенапряжения на входной обмотке и конденсаторах используется одна из пар нормально разомкнутых контактов реле Р1.

Когда аккумулятор не подключен, контакты реле Р1 К1.1 и К1.2 разомкнуты и даже если зарядное устройство подключено к питающей сети ток не поступает на схему. Тоже самое происходит, если подключить ошибочно аккумулятор по полярности. При правильном подключении аккумулятора ток с него поступает через диод VD8 на обмотку реле Р1, реле срабатывает и замыкаются его контакты К1.1 и К1.2. Через замкнутые контакты К1.1 сетевое напряжение поступает на зарядное устройство, а через К1.2 на аккумулятор поступает зарядный ток.

На первый взгляд кажется, что контакты реле К1.2 не нужны, но если их не будет, то при ошибочном подключении аккумулятора, ток потечет с плюсового вывода аккумулятора через минусовую клемму ЗУ, далее через диодный мост и далее непосредственно на минусовой вывод аккумулятора и диоды моста ЗУ выйдут из строя.

Предложенная простая схема для зарядки аккумуляторов легко адаптируется для зарядки аккумуляторов на напряжение 6 В или 24 В. Достаточно заменить реле Р1 на соответствующее напряжение. Для зарядки 24 вольтовых аккумуляторов необходимо обеспечить выходное напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 не менее 36 В.

При желании схему простого зарядного устройства можно дополнить прибором индикации зарядного тока и напряжения, включив его как в схеме автоматического зарядного устройства.

Описание и принцип работы пуско-зарядного устройства

Здесь особо сложного ничего нет. Сетевое U = 220 В подаётся через выключатель на первичную обмотку трансформатора, а на вторичной происходит уменьшение переменного напряжения. Потом оно сглаживается двухполупериодным или мостовым выпрямителем, собранным на мощных диодах. Далее пульсирующее напряжение может быть отфильтровано посредством электролитических конденсаторов. При необходимости около выхода осуществляется увеличение напряжения, что делается с помощью усилителей, в которых основными компонентами являются транзисторы, тиристоры.

Из недостатков описываемого пуско-зарядного устройства можно отметить разве что солидный вес, что обусловлено установкой мощного и, как следствие, габаритного трансформатора. Ниже – схема двухполупериодного пуско-зарядного устройства своими руками:

В этой схеме задействован лабораторный трансформатор ЛАТР. Вместо двух диодов можно использовать и диодный мост типа КЦ405. Схема пуско-зарядного устройства для автомобиля с усилителем:

Как сделать пуско-зарядное устройство своими руками, чтобы оно наверняка заработало? Нужно соблюдать параметры деталей. Мощность указанных на картинке тиристоров – не менее 80 А (если будет использоваться диодный мост, то от 160 А). Диоды на ток – 100–200 А. Транзистор – КТ361 либо КТ 3102 (можно любой другой с такими же параметрами). Мощность используемых резисторов – от 1 Вт.

Собранное своими руками зарядно-пусковое устройство подключается через зажимы-крокодилы к АКБ в соответствии с полярностью. При нормально заряженной батарее с ПЗУ энергия поступать не будет. Если же АКБ не функционирует, тиристорный переход откроется, и зарядный ток пойдёт на батарею и стартер.

Расчёт обмоток трансформатора

Сначала нужно подобрать магнитопровод, сечение которого должно быть не меньше 37 кв. см. Чтобы рассчитать количество витков в первичной обмотке, необходимо воспользоваться формулами: Т = 30/S, где S – площадь магнитопровода и N = 220*Т, то есть W1 = 220*30/37 = 178 витков. Для обмотки необходимо использовать изолированный провод сечением не менее 2 кв. мм. Формула для вторичной обмотки: W2 = 16*Т = 16*30/37 = 13 витков. Здесь понадобится шина из алюминия площадью 36 кв. мм.

Стоит заметить, что формулы не всегда могут выдавать точное число обмоток (особенно вторичной), поэтому можно применить метод подбора. Намотав первичную обмотку, накрутите несколько витков вторичной и измерьте получившееся напряжение, не обрезая шину. Таким образом нужно добиться на выходе значения 14–16 В.

Дело будет обстоять проще, если у вас имеется ЛАТР – лабораторный трансформатор. От него нужно взять сердечник. Количество витков первичной обмотки – 265–295. Используйте изолированный провод сечением 2 мм. Намотку производите в три слоя. Далее обязательно проверьте значение тока холостого хода (включите мультиметр в разрыв между сетью 220 В и одним из концов обмотки). Прибор должен показывать 210–390 мА. Если показания больше, число витков нужно увеличить, в противном случае, наоборот, уменьшить. Вторичная обмотка разделена на две секции, в каждой из которых 15–18 витков. Здесь понадобится провод сечением 10 кв. мм.

Расчёт выпрямителя

Далее рассмотрены параметры электронных компонентов (помимо указанных выше), применяемых в обеих схемах:

1. Диоды. Максимальный пропускаемый ток не должен быть менее 100 А. Это могут быть В200, Д141, 2Д141, 2Д151 и иные аналогичные детали. Вместо КД105 не возбраняется применять КД209 или даже Д226. Стабилитрон – Д808, 2С182 и т. п.
2. Тиристоры. I = 80 А и более: ТС185, Т15-80, Т15-100, Т161, Т125 и т. п. Если используется вариант выпрямления тока с диодным мостом, тиристоры будут мощнее вдвойне: Т15, Т160, Т250, Т16 и другие, аналогичные.
3. Транзисторы. Здесь важен коэффициент усиления h = 21э. Это КТ361 либо КТ3107 проводимостью n-p-n. Вместо КТ816 подойдёт и КТ814.
4. Резисторы. Желательно, чтобы их мощность была не менее 1 Вт.
5. Выключатель. Должен держать ток от 6 А.

Подбор сечения проводов

Подбирая выходные провода, которые будут присоединяться к аккумулятору, нужно помнить, что их диаметр не может быть меньше такого же параметра вторичной обмотки. Лучше использовать многожильный медный кабель, используемый в сварочных аппаратах, где каждый проводок имеет сечение 2,5 кв. мм. Такую же площадь должен иметь провод, посредством которого самодельный аппарат будет подключаться к сети. Не забудьте приобрести мощные зажимы-крокодилы для подключения к клеммам АКБ. Здесь тоже рекомендуется использовать изделия, применяемы при сварке («масса»).

Как узнать состояние батареи?

Необходимость в зарядке аккумулятора автомобиля зависит от уровня заряда. И метод проверки, именуемый в народе как «крутит/не крутит» является не самым удачным методом. Если же батарея «не крутит», например, перед выездом, то вы вообще не сможете завести машину, состояние «не крутит»– критическое и может предполагать крайне негативные последствия для самого аккумулятора.

Самым эффективным и безопасным методом является измерение напряжение при помощи самого простого тестера. Так, при температуре воздуха приблизительно около 20 градусов, зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключенного от нагрузки аккумулятора такова:

• 12,6-12,7 – батарея полностью заряжена;
• 12,3-12,4 – уровень заряда составляет около 75%;
• 12,0-12,1 – приблизительно 50%;
• 11,8-11,9 – 25%;
• 11,6-11,7 – батарея находится в разряженном состоянии;
• если же показатель находится ниже отметки в 11,6 В, то это означает глубокий разряд.

Показатель в 10,6 Вольт является критическим, и если уровень еще больше снизится, то аккумуляторная батарея, особенно которая давно обслуживалась, просто выйдет из строя.

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:

1. dc-dc понижающий преобразователь.
2. Амперметр.
3. Диодный мост КВРС 5010.
4. Концентраторы 2200 мкФ на 50 вольт.
5. трансформатор ТС 180-2.
6. Предохранители.
7. Вилка для подключения к сети.
8. «Крокодилы» для подключения клемм.
9. 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.

Конструкция автоматического зарядного устройства

Все детали зарядного устройства размещены в корпусе миллиамперметра В3-38, из которого удалено все его содержимое, кроме стрелочного прибора. Монтаж элементов, кроме схемы автоматики, выполнен навесным способом.

Конструкция корпуса миллиамперметра, представляет собой две прямоугольные рамки, соединенные четырьмя уголками. В уголках с равным шагом сделаны отверстия, к которым удобно крепить детали.

Силовой трансформатор ТН61-220 закреплен на четырех винтах М4 на алюминиевой пластине толщиной 2 мм, пластина в свою очередь прикреплена винтами М3 к нижним уголкам корпуса. На этой пластине установлен и С1. На фото вид зарядного устройства снизу.

К верхним уголкам корпуса закреплена тоже пластина из стеклотекстолита толщиной 2 мм, а к ней винтами конденсаторы С4-С9 и реле Р1 и Р2. К этим уголкам также прикручена печатная плата, на которой спаяна схема автоматического управления зарядкой аккумулятора. Реально количество конденсаторов не шесть, как по схеме, а 14, так как для получения конденсатора нужного номинала приходилось соединять их параллельно. Конденсаторы и реле подключены к остальной схеме зарядного устройства через разъем (на фото выше голубой), что облегчило доступ к другим элементам при монтаже.

На внешней стороне задней стенки установлен ребристый алюминиевый радиатор для охлаждения силовых диодов VD2-VD5. Тут также установлен предохранитель Пр1 на 1 А и вилка, (взята от блока питания компьютера) для подачи питающего напряжения.

Силовые диоды зарядного устройства закреплены с помощью двух прижимных планок к радиатору внутри корпуса. Для этого в задней стенке корпуса сделано прямоугольное отверстие. Такое техническое решение позволило к минимуму свести количество выделяемого тепла внутри корпуса и экономии места. Выводы диодов и подводящие провода распаяны на незакрепленную планку из фольгированного стеклотекстолита.

На фотографии вид самодельного зарядного устройства с правой стороны. Монтаж электрической схемы выполнен цветными проводами, переменного напряжения – коричневым, плюсовые – красным, минусовые – проводами синего цвета. Сечение проводов, идущих от вторичной обмотки трансформатора к клеммам для подключения аккумулятора должно быть не менее 1 мм2.

Шунт амперметра представляет собой отрезок высокоомного провода константана длиной около сантиметра, концы которого запаяны в медные полоски. Длина провода шунта подбирается при калибровке амперметра. Провод я взял от шунта сгоревшего стрелочного тестера. Один конец из медных полосок припаян непосредственно к выходной клемме плюса, ко второй полоске припаян толстый проводник, идущий от контактов реле Р3. На стрелочный прибор от шунта идут желтый и красный провод.

Печатная плата блока автоматики зарядного устройства

Схема автоматического регулирования и защиты от неправильного подключения аккумулятора к зарядному устройству спаяна на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита.

На фотографии представлен внешний вид собранной схемы. Рисунок печатной платы схемы автоматического регулирования и защиты простой, отверстия выполнены с шагом 2,5 мм.

На фотографии выше вид печатной платы со стороны установки деталей с нанесенной красным цветом маркировкой деталей. Такой чертеж удобен при сборке печатной платы.

Чертеж печатной платы выше пригодится при ее изготовлении с помощью технологии с применением лазерного принтера.

А этот чертеж печатной платы пригодится при нанесении токоведущих дорожек печатной платы ручным способом.

Шкала вольтметра и амперметра зарядного устройства

Шкала стрелочного прибора милливольтметра В3-38 не подходила под требуемые измерения, пришлось начертить на компьютере свой вариант, напечатал на плотной белой бумаге и клеем момент приклеил сверху на штатную шкалу.

Благодаря большему размеру шкалы и калибровки прибора в зоне измерения, точность отсчета напряжения получилась 0,2 В.

Провода для подключения АЗУ к клеммам аккумулятора и сети

На провода для подключения автомобильного аккумулятора к зарядному устройству с одной стороны установлены зажимы типа крокодил, с другой стороны разрезные наконечники. Для подключения плюсового вывода аккумулятора выбран красный провод, для подключения минусового – синий. Сечение проводов для подключения к устройству аккумулятора должно быть не менее 1 мм2.

К электрической сети зарядное устройство подключается с помощью универсального шнура с вилкой и розеткой, как применяется для подключения компьютеров, оргтехники и других электроприборов.

Виды и типы

Выделяют три основных метода, благодаря которым, собственно и происходит зарядка аккумуляторов:

Зарядка постоянным напряжением – производится при помощи непосредственного контакта АКБ и электросети. С помощью такого зарядного устройства можно не только полностью заряжать аккумулятор, но и частично его подзаряжать, когда требуется его максимальный запас энергии

Важно контролировать процесс, а также для обеспечения безопасности рекомендуется изъять аккумулятор из авто.

Зарядка постоянным током – сила тока не должна превышать десятой части от емкости аккумулятора, иначе процесс может иметь массу нежелательных явлений, таких как кипение электролита, либо выделение обильных клубов пара. Чтобы этого не допустить, также важно знать уровень заряда самого аккумулятора

Главным недостатком метода является именно самостоятельный контроль за ходом всех процессов. Каждые 30-50 минут придется замерять силу тока и регулировать ее, относительно емкости заряжаемого аккумулятора.

Комбинированный метод — его принцип крайне прост: вначале подается постоянное напряжение, сила которого регулируется автоматически. Спустя какое-то время завершение происходит при помощи воздействия постоянного тока. Это удобно, поскольку все процессы автоматизированы, и нет необходимости постоянно контролировать, на каком этапе находится процесс.

В зависимости от этого зарядные устройства принято делить на две группы:

• зарядные или зарядно-предпусковые – осуществляют подзарядку непосредственно от сети, при этом аккумулятор в это время может свободно использоваться
• зарядно-пусковые – зарядка происходит в автономном режиме, независимо от места нахождения автомобиля.

В первом случае аккумулятор удобно заряжать лишь тем, кто имеет в своем распоряжении большой просторный гараж, к которому подведено электричество. Если же аккумулятор подвел в заснеженной пробке, то второй вариант более удобен и практичен, позволяет отправиться в путь уже через 15-20 минут.

Вопросы, связанные с методикой зарядки АКБ, и ответы на них

Далее мы разберём самые распространённые вопросы, связанные с обслуживанием автомобильных аккумуляторных батарей.

Можно ли заряжать батарею, не снимая её с автомобиля?

Правильно зарядить аккумулятор автомобиля можно и без демонтажа с ТС. Нужно лишь отсоединить обе клеммы от массы и плюсового провода автомобиля. В противном случае могут быть повреждены штатные электроприборы.

Что заряжает лучше — генератор или ЗУ (зарядное устройство)?

Если рассматривать полноту и качество зарядки, то в выигрыше будет зарядное устройство. Оно позволяет управлять параметрами процесса. С помощью ЗУ можно получить наилучшие результаты для АКБ разных типов, сроков эксплуатации и степеней разряда. Зарядным устройством можно зарядить батарею до 100 % её ёмкости, что в ряде случаев недостижимо для генератора.

Однако зарядка АКБ посредством ЗУ требует определённой трудоёмкости, особенно при её демонтаже. Далеко не все автолюбители готовы тратить своё время на такую операцию. По этим причинам наибольшая часть владельцев предпочитает зарядку источника от машинного генератора. Тем более что она осуществляется автоматически и не требует временных и трудовых затрат.

Можно ли заряжать АКБ на морозе?

Такая операция не рекомендуется. Если в электролите образовалась ледяная шуга, то АКБ заряжаться не будет. Ещё хуже, если электролит полностью замёрз. Такое изделие теряет ёмкость и даже после восстановления неспособно крутить стартер.

Зарядка на морозе возможна только в случае крайней необходимости при условии, что электролит находится в жидком (полужидком) состоянии. Зарядить АКБ удастся лишь частично, и процесс будет продолжаться достаточно долго. Сначала ток будет разогревать саму батарею, только потом начнётся её заряд.

Правильно зарядить аккумулятор зарядным устройством можно только в тёплом помещении (температура выше +20 ºС). При этом АКБ необходимо предварительно выдержать в тепле несколько часов, чтобы весь лёд растаял.

Можно ли «прикуривать» от другой машины?

Это вполне допустимо, но с соблюдением некоторых условий:

• двигатель машины-«донора» должен перед «прикуриванием» поработать пять минут на двух тысячах оборотов, чтобы подзарядить свой аккумулятор;
• один из проводов машины-«донора» нужно отсоединить от аккумулятора;
• соблюдая полярность, следует соединить специальными проводами с зажимами плюсовые и минусовые клеммы обоих аккумуляторов;
• недопустимо «прикуривание» без отсоединения аккумулятора «донора» от самой машины, тем более при работающем двигателе «донора».

Невыполнение указанных требований может привести к выходу из строя электроники «донорской» машины. При проведении операции нужно соизмерять энергетические возможности аккумулятора с характеристиками запускаемого им двигателя. В частности, не стоит пытаться заводить двигатель трёхлитрового внедорожника аккумулятором ёмкостью 45 А·ч.