Что такое импульсная зарядка автомобильного аккумулятора

Выбор импульсных зарядных устройств для аккумулятора автомобиля

Импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с полупроводниковым преобразователем напряжения отличается низким энергопотреблением. Изделие поддерживает автоматическое восстановление емкости источника питания. Часть моделей оснащается герметизированными пластиковыми корпусами, допускающими эксплуатацию устройств в помещениях с повышенной влажностью.

Назначение зарядного устройства

Оборудование предназначено для восполнения емкости аккумуляторов, используемых в автомобилях для запуска силовой установки и поддержки работы электрических и электронных приборов во время стоянки. Долговечность свинцово-кислотного источника питания зависит от периодичности и корректности зарядки. При длительных простоях автомобиля возможен глубокий разряд батареи, негативно влияющий на емкость и ресурс аккумулятора.

Дополнительным фактором, снижающим срок службы АКБ, является низкая температура окружающей среды. Остывший электролит не обеспечивает протекания электрохимических реакций, поэтому при коротких поездках зимой происходит разряд аккумулятора. Использование внешнего зарядного блока исправляет ситуацию, но при ошибочном выборе параметров тока происходит снижение эффективности работы источника питания на 25-30%.

Устройство импульсного ЗУ

В конструкции импульсного оборудования установлен выпрямительный блок, формирующий постоянное напряжение на входе. Затем в цепи смонтирован высокочастотный генератор, работающий совместно с импульсным трансформатором. Устройства поддерживают постоянное напряжение в выходной цепи с заданными параметрами. В конструкции установлена микросхема, регулирующая параметры тока в зависимости от положения рукояток корректора.

Виды и типы

Типы зарядного оборудования для автомобильных источников питания:

1. Зарядные и зарядно-предпусковые блоки, подающие в цепь питания ток силой до 12-15 А. Оборудование восполняет емкость аккумуляторов, установленных в автомобилях. Предусмотрено параллельное использование источника постоянного тока (например, для освещения салона или работы акустической системы).
2. Зарядно-пусковое оборудование с блоком, накапливающим электрический разряд. Изделие запускает бензиновый или дизельный двигатель, допустимый ток в цепи составляет 350-400 А. Емкости накопителя хватает на 3-4 прокрутки коленчатого вала силовой установки.

Оборудование классифицируется по конструктивным особенностям:

1. Стандартные трансформаторные блоки, преобразующие переменный ток при помощи трансформатора. В цепи установлен выпрямитель полупроводникового типа, к выходу подключаются клеммы аккумулятора.
2. Импульсное (инверторное) оборудование, укомплектованное выпрямительным мостом на входе. Изделия имеют меньшие размеры и массу.

Характеристики и преимущества

Основные технические характеристики оборудования инверторного типа:

• напряжение в цепи питания – от 185 до 230 В (переменный ток);
• напряжение в цепи зарядки – от 6 до 24 В (постоянный ток);
• допустимый ток в выходной цепи – до 20 А;
• емкость заряжаемого аккумулятора – от 5 до 200 А*ч;
• масса – от 0,2 до 2 кг;
• мощность оборудования – от 100 до 800 Вт.

Отказ от громоздких трансформаторов, требующих интенсивного охлаждения, позволил снизить вес оборудования. Уменьшение количества цветных металлов в конструкции способствовало уменьшению стоимости.

Особенности

Импульсные блоки имеют следующие особенности:

1. В конструкции оборудования предусмотрена выдвижная или откидная рукоятка для переноски.
2. На фронтальной панели располагаются контрольные приборы и индикаторы, позволяющие контролировать процесс восполнения емкости.
3. Оборудование поддерживает выбор рабочих режимов и типов источников питания (стандартный, кальциевый или с загущенным электролитом).
4. Коммутационные провода оснащаются штатными зажимами. Предусмотрена защитная изоляция красного и черного цвета (для визуального определения полярности).
5. В конструкции предусмотрена защита от ошибочного подключения, перегрузки или короткого замыкания.

Специальный режим

Импульсный зарядный блок для автомобильных АКБ поддерживает специальный режим ускоренного восполнения емкости. Тумблер обозначается надписью Boost, после активации происходит интенсивная зарядка батареи. Функция включается на 5-10 минут, после чего производится попытка пуска мотора.

Затем источник питания заряжается от генератора автомобиля или подсоединяется к внешнему блоку для восполнения емкости.

Использовать форсированный режим для восстановления полной емкости аккумулятора запрещено из-за ускоренной деградации АКБ.

Преимущества и недостатки

Преимущества импульсного зарядного устройства для автомобиля:

1. Малые габариты и вес оборудования позволяют хранить изделие в багажнике автомобиля или в специальных нишах в салоне.
2. Оборудование работает в автоматическом режиме, владельцу не требуется корректировать параметры. Зарядник анализирует напряжение на клеммах батареи, обеспечивая регулировку силы тока. За счет постоянной корректировки параметров обеспечивается увеличение срока эксплуатации аккумулятора.
3. В конструкции блока предусмотрена защита от короткого замыкания или ошибочного подсоединения к клеммам аккумулятора. Часть устройств оснащается температурными сенсорами, разрывающими цепь питания при перегреве.
4. Микропроцессорный блок предупреждает владельца о допущенных ошибках при настройке. Информация выводится на дисплей или отображается контрольными диодами, подача тока к клеммам батареи блокируется до исправления ошибок.
5. Пониженное потребление электроэнергии (по сравнению с традиционными трансформаторными блоками).

Импульсное зарядное оборудование имеет ряд недостатков, связанных с электронными цепями. Большое число контрольных датчиков усложняет конструкцию изделия, при поломке компонентов ремонт нецелесообразен. Стоимость восстановления зарядного блока импульсного типа сопоставима с ценой нового устройства.

Еще одной отрицательной чертой импульсных приборов является возникновение радиочастотных помех, в конструкции устройств применяются специальные экраны, не пропускающие радиопомехи в эфир.

К недостаткам относится и чувствительность импульсного блока к перегрузке. Если внешняя нагрузка обладает пониженным сопротивлением (рассчитана на увеличенный зарядный ток), то силовые элементы блока работают с перегрузкой. Устройство пытается поддерживать заданное напряжение, полупроводниковые элементы постепенно перегреваются и выходят из строя.

Как правильно заряжать

Алгоритм корректной зарядки автомобильного источника тока состоит из следующих этапов:

1. Отключить проводку автомобиля от штырей аккумулятора, отвернуть крепежную планку, а затем снять источник питания с площадки.
2. Установить аккумулятор в проветриваемом помещении, подсоединить разъемы зарядного устройства к контактным штырям с соблюдением полярности.
3. Включить штепсельную вилку в цепь переменного тока, выбрать тип или вольтаж батареи и требуемый режим работы зарядного приспособления. Рекомендуется периодически контролировать процедуру восполнения емкости.
4. После завершения процедуры оборудование отключается от сети и аккумулятора, который затем размещается в моторном отсеке автомобиля. Для повышения надежности работы рекомендуется покрыть контактные штыри защитным составом (наносится после установки клемм).

Особенности самостоятельного изготовления импульсного ЗУ

Для изготовления оборудования своими руками потребуется трансформатор, имеющий на выходе рабочее напряжение в пределах 14 В. Для поддержания необходимого значения требуется введение дополнительных витков обмотки или удаление части провода.

На входе ставится импульсный диодный мост, рассчитанный на обратное напряжение 400-600 В. Для обеспечения работоспособности мост рассчитывается на силу тока 2-3 А.

Элементы устанавливаются на теплоотводящей пластине, допускается применение вентилятора.

Частотный преобразователь строится на основе тиристоров, предусматривается установка ключей, рассчитанных на ток до 20 А. Для защитного контура по силе тока используются шунтирующие сопротивления (путем изменения номинала корректируются рабочие характеристики зарядного блока). В конструкции предусматривается защита от ошибочного подсоединения или короткого замыкания, используются светодиодные индикаторы состояния.

Блок индикации строится на основе сигнального узла от электрического инструмента. Красная лампа активируется при появлении напряжения в выходной цепи, зеленый индикатор плавно гаснет при достижении требуемого напряжения на штырях аккумулятора. В схеме предусматривается сетевой фильтр, собранный из катушки и двух конденсаторов пленочного типа. Компоненты блока соединяются пайкой, а затем располагаются в корпусе.

Сборка самодельного оборудования требует знаний микроэлектроники и наличия паяльного оборудования, метод подходит не для всех автовладельцев.

Распространенные схемы ЗУ

При изготовлении зарядного устройства можно реализовать 3 схемы работы:

1. Мостовой блок, лишенный понижающего трансформатора. Конструкция не применяется для зарядки аккумуляторов из-за повышенного напряжения в цепи.
2. Оборудование с нулевым выводом трансформаторного блока. Схема обеспечивает на выходе мощность до 500 VA, используется при изготовлении зарядного оборудования для автомобильных источников питания.
3. Мостовое подсоединение трансформатора применяется для блоков бесперебойного питания с повышенной мощностью (до 50-60 kVA).

Критерии отбора ЗУ для автоаккумулятора

Основные критерии и рекомендации по выбору импульсного зарядного блока:

1. Перед покупкой необходимо определить технические параметры зарядного блока (рабочее напряжение, допустимая емкость заряжаемого аккумулятора). При использовании малосурьмянистых источников тока рекомендуется покупка оборудования с режимом десульфатации.
2. Наличие электронных или стрелочных контрольных приборов позволяет визуально определять параметры зарядного тока. Если владелец не намерен контролировать работу оборудования, то рекомендуется купить зарядный блок со светодиодной индикацией.
3. Проанализировать отзывы владельцев с целью выбора качественного оборудования. Изделие приобретается в специализированном магазине, предоставляющем гарантийное обслуживание. После покупки рекомендуется проверить устройство, произведя зарядку аккумулятора. Если обнаруживаются проблемы, то оборудование меняется по гарантии.

Самые популярные модели

Наиболее распространенные модели импульсных зарядных устройств:

1. Helvi Discovery 60. Предназначено для восстановления емкости батарей напряжением 6 и 12 В (емкость до 120 А*ч). Примененный микропроцессорный контроллер допускает подзарядку аккумуляторов, установленных на автомобиле.
   Блок поддерживает режим десульфатации, максимальное энергопотребление составляет 70 Вт.
   Существует модернизированный зарядник Discovery 60, позволяющий подключать источники постоянного тока емкостью до 150 А*ч (поддержка аккумуляторов напряжением 6 В не предусмотрена).
2. На второй позиции рейтинга находится Fubag Micro 80/12, предназначенный для обслуживания аккумуляторов автомобилей и мотоциклов, переключение рабочего напряжения выполняется кнопкой, на фронтальной части корпуса расположены контрольные светодиоды.
   Допускается коммутация аккумуляторов с жидким или гелеобразным электролитом емкостью от 3 до 80 А*ч. Оборудование укомплектовано двухступенчатым регулятором силы тока, для упрощения эксплуатации использована интеллектуальная программа зарядки аккумуляторов.
3. Hyundai HY 800. Оснащен малогабаритным дисплеем на верхней части корпуса, поддерживается подключение автомобильных свинцовых аккумуляторов емкостью до 160 А. Для восполнения емкости мотоциклетных источников питания используется блок HY 400, укомплектованный переключателем напряжения.
   В конструкции предусмотрен тестовый прибор, текущее напряжение аккумулятора отображается на дисплее. Контроллер осуществляет интеллектуальный подбор параметров зарядного тока, поддерживается режим десульфатирования.
4. Автоэлектрика Т-1001АР. Оснащен металлическим плоским корпусом толщиной 38 мм. Устройство относится к категории профессионального оборудования, в конструкции предусмотрена информационная панель с контрольными лампами, поддерживаются аккумуляторы емкостью до 110 А*ч (напряжение 12 В). Устройство имеет нижний порог зарядного тока 0,1 А, максимальная сила тока при коммутации аккумулятора составляет 9 А.
5. Daewoo DW800. Рассчитан на аккумуляторы емкостью до 200 А*ч. Оборудование поддерживает режим тестирования источников питания, что обеспечивает хорошее качество зарядки. Контроллер поддерживает 4 рабочих режима – автоматический, плавный, ускоренный и зимний.
   Информация о состоянии аккумулятора и способе восполнения емкости отображается на жидкокристаллическом дисплее. Корпус изготовлен из ударопрочного пластика, обеспечивается класс защиты от влаги и пыли IP65.

Импульсное оборудование рекомендуется приобретать автомобилистам, редко использующим свое транспортное средство. Подключение импульсного зарядного блока, отрегулированного на малый ток, позволяет зарядить аккумулятор в щадящем режиме. Вспомогательный режим десульфатации обеспечивает восстановление емкости батареи после глубоких разрядов.

Источник

Пример импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Многим владельцам автомобилей знакома картина, когда они, садясь за руль, обнаруживают, что заряда аккумулятора не хватает для запуска двигателя. В такой ситуации придётся подумать о зарядки автомобильной батареи. Поэтому всегда нужно иметь под рукой зарядное устройство (ЗУ) для автомобильного аккумулятора. Тогда вы сможете в такой ситуации подзарядить севший аккумулятор и завести мотор. Если у вас ещё нет зарядки, то пора заняться её выбором. В этой статье мы поговорим об импульсных зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. Рассмотрим, чем они отличаются от других ЗУ и приведём несколько примеров таких устройств со схемами.

Какие есть зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов?

В основном ЗУ подразделяют по их назначению на 3 большие группы:

Импульсные ЗУ для автомобильного аккумулятора

Если у вас есть гараж с подведённым электричеством, то имеет смысл купить пуско-зарядное устройство. В этом случае при необходимости вы сможете запустить мотор при посаженной АКБ. А если ЗУ будет использоваться только для зарядки аккумулятора, то тогда берите простую модель без лишних опций.

По конструкции зарядные устройства подразделяются на импульсные и трансформаторные. В составе трансформаторных моделей есть выпрямитель (диодный мост) и понижающий трансформатор. В конструкции инверторных зарядок работает инвертор и предусмотрена защита от короткого замыкания. Модели на основе трансформатора имеют большие размеры. Обычному пользователю рекомендуется выбирать импульсные зарядки, как более современные, компактные и лёгкие. Они стоят немного больше трансформаторных.

Пример импульсного ЗУ для аккумулятора автомобиля

Далее рассмотрена схема и принцип работы импульсного ЗУ из книги «Зарядные устройства», авторы Ходасевич А. Г. и Ходасевич Т. И. Это зарядное устройство перед тем, как проводить зарядку, разряжает АКБ до напряжения 10,5 вольта. При этом используется ток величиной С/20. С – ёмкость аккумулятора. После этого напряжение на аккумуляторе повышается до 14,2─14,5 вольта с помощью зарядно-разрядного цикла. При этом соотношение величины токов заряда и разряда составляет 10 к 1. Соотношение времени заряда и разряда равно 3 к 1. Ниже можно посмотреть основные характеристики зарядного устройства:

Характеристика	Значение
Регулируемый зарядный ток, ампер	2,5-7
Время зарядного импульса, сек	17
Время разрядного импульса, сек	5
Потребляемая мощность, ватт	30-90
Характеристика	Значение

На рисунке ниже приведена принципиальная схема импульсного ЗУ.

Принципиальная схема импульсного ЗУ

• Переключатель SA3 установлен в положение «Заряд». Когда включена сетевая кнопка SA1, устройство работает, как обычная зарядка с регулируемой силой тока. Разряд при этом не выполняется;
• Переключатель SA2 установлен в положение «Десульфатация». В этом режиме происходит заряд-разряд аккумулятора. Если нажата кнопка SB1, то перед зарядом выполняется разрядка АКБ током 2,5 ампера до напряжения 10,5 вольта. После этого аккумулятор заряжается до напряжения 14,2─14,5 вольта. По окончании процесса ЗУ автоматически отключается. Если переключатель SA3 находится в положении «Многократно», этот процесс повторяется, пока не будет прерван пользователем. Используется для восстановления аккумуляторной батареи.

Как работает устройство? На сетевой фильтр С1, С2, С3, L1 подаётся напряжение 220 вольт из бытовой электросети. Роль фильтра – это задержка помех из электросети. Далее производится выравнивание напряжения на диодах VD1, VD2, VD3, VD4 и сглаживание при помощи конденсатора C5. Роль резистора R3 заключается в ограничении зарядки конденсатора C5. U1 – это оптрон, который отвечает за контроль напряжения в сети. Когда напряжения нет, производится блокировка элемента DD2.3 и отключается режим зарядки аккумуляторной батареи.

Когда подключается аккумулятор, компаратор DA1 приходит в положение «1» и открывается транзистор VT5. В таком положении загорается светодиод HL2, сигнализирующий о включении режима «Заряд». С коллектора VT5 напряжение поступает на DD1.3 (9 вывод) и DD1.4 (13 вывод). В результате происходит разблокировка низкочастотного генератора. При этом скважность импульсов регулируется резисторами R4 (разряд) и R6 (заряд). Частота импульсов определяет ёмкость конденсатора C2.

Когда происходит разряд, то на «10» выводе DD1.3 блокируется преобразователь и на «11» выводе DD1.3 устанавливается 1. Происходит срабатывание ключей на VT3 и VT4. В результате происходит разряд аккумулятора лампочкой HL1. Чтобы она не перегорела, лампочка рассчитана с двойным запасом по напряжению.

Когда нажимается кнопка SB1 «Пуск», то компаратор DA1 переходит в положение «0». В результате закрывается транзистор VT5 и происходит блокировка генератора на DD1 и преобразователя напряжения. На «3» выходе DD2.1, D2.2 появляется 1. Если сетевое напряжение подано, то на входах DD2.3 устанавливается 1. На выходе DD2.4 срабатывают транзисторы VT7, VT8 и загорается светодиод HL4, который показывает «Разряд». В таком режиме устанавливается разрядный ток через лампочку HL3. Напряжение лампы 12 вольт, мощность 30 ватт.

Разряд идёт до напряжения на аккумуляторе до 10,5 вольта пока не срабатывает компаратор R20, R21, DA1. После этого на выходе DA1 снова устанавливается 1 и начинается цикл заряда. Когда напряжение батареи доходит до 14,2 вольта срабатывает компаратор R11, R14, DA1. В случае, когда переключатель SA3 был установлен в положение «Однократно», светодиод HL2 потухнет и устройство прервёт заряд. Если SA3 был установлен в «Многократно», то будет запущен новый цикл и начнётся разряд.

Конденсаторы C6, C7 защищают цепь от помех и задерживают срабатывание компараторов при переходе из одного режима в другой. Стабилизатор DA3 защищает микросхемы при кратковременном исчезновении контакта на выводах АКБ, поскольку в режиме холостого хода напряжение на выходе преобразователя подскакивает до 25 вольт.

Разработчики устройства говорят, что может потребоваться начальная регулировка пороговых компараторов. Чтобы это выполнить, делается отключение лампочек HL1, HL3 для снижения нагрузки. Затем к регулируемому блок питания подключаются клеммы X1 и X2. Напряжение блока питания выставляется 10,5 вольта и регулировкой резистора R21 добиваются того, чтобы произошло включение HL2. После этого, устанавливается напряжение 14,2 вольта и резистором R11 добиваются включения HL2. После этой регулировки подключаются лампочки и зарядное устройство для автомобильного аккумулятора готово к работе.

Теперь немного о комплектующих этого импульсного зарядного устройства. Трансформатор использован самодельный на основе дросселей телевизора УПИМЦТ, отвечающих за строчную развёртку. Трансформатор имеет следующую обмотку:

• Обмотки I и II намотаны в два провода, а III – в семь;
• В I обмотке 91 виток (провод ПЭВ-2, диаметр 0,5 миллиметра);
• II обмотка имеет 4 витка аналогичного провода;
• В III обмотке 9 витков провода ПЭВ-2 (диаметр 0,6 миллиметров).

При сборке трансформатора в сердечнике устанавливается зазор 1,3 миллиметра с помощью картонных прокладок. В роли шунта выступает нихром толщиной 0,2 миллиметра и сопротивлением 0,1 Ом. Резисторы R11 и R21 являются многооборотными (тип СП5-2). Резистор R27 относится к типу СП3-4ам.

Диоды VD13 и VD14 относятся к типу КД213А(Б). Авторы схемы рекомендуют заменить их диодами Шоттки типа КД2997А и КД2999А. Диод VD12 рассчитан на ток 2─3 ампера (30 кГц) и напряжение 600─800 вольт. Оптроны U1 и U2 относятся к типу АОТ127. Напряжение изоляции у них должно быть не меньше 500 вольт.

Сообщается, что КТ315 могут быть заменены любыми КТ312 и КТ3102, рассчитанными на 30 вольт. VT3 относится к типу КТ801 А(Б). VT7 – это тип KT819 А (Б, В). Конденсаторы на схеме:

• C2 допускается заменить на электролитический;
• C1, C19, C22 – тип К78-2;
• С3, С4 – тип К15-5, напряжение не менее 600 В;
• C5 – ёмкость 220 мкФ, 400 В. Или два по 100 мкФ, 400 вольт (тип К50-32);
• Остальные конденсаторы на схеме относятся к типу K50-35.

Схема охлаждения для зарядного устройства

Вентилятор будет обдувать греющиеся детали. Также можно установить небольшие радиаторы для деталей VD13 и VD14. Предлагается сделать их дюралюминия габаритами 5 на 80 на 65 миллиметров. Для VT1 разработчики схемы предлагают сделать дюралюминиевый радиатор 22 на 15 на 30 миллиметров с рёбрами.

В качестве возможной доработки также предлагается индикатор тока PA1. Это амперметр с лимитом измерений 10 ─ 0 ─ 10 ампер. То есть, зарядный и разрядный ток. Авторы предлагают использовать прибор М4761, который ранее использовался в магнитофонах. Стрелку на нём предлагается сместить в середину шкалы, чтобы был виден ток заряда и разряда.

А также можно использовать индикатор, показывающий ток на светодиодах с интервалом 0,5 ампера. Схема этого устройства показана ниже.

Схема индикатора тока для импульсного ЗУ

Преобразователь полярности и усилитель амплитуды сделаны на основе DA1 и DA2. Индикатор собран на базе DA3. Отмечается, что для этого индикатора нужно сделать дополнительный преобразователь питания на базе DA1 и DA2 (напряжение от – 15 до + 15 вольт).

В интернете и книгах можно найти большое число схем импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора. Но охватить их в рамках одной статьи невозможно.
Вернуться к содержанию

Источник