Система зарядки двух аккумуляторов

Установка второго аккумулятора в машину: варианты и схемы подключения

Аккумулятор в автомобиле используется в качестве источника электричества, необходимого для запуска двигателя. При работающем моторе энергию вырабатывает генератор, заряжая и саму батарею. Но когда машина заглушена, источником питания служит АКБ, запитывая все потребители. Так как ассортимент автомобильных гаджетов с каждым годом растёт, и они становятся популярнее, один источник питания не всегда справляется со своей работой и требуется дополнительный аккумулятор в автомобиль, который позволит слушать музыку, готовить еду, напитки, смотреть фильмы даже вдали от цивилизации.

В каких случаях требуется второй аккумулятор

Совершенно точно второй аккумулятор понадобится тем, кто пользуется электрическими лебёдками, так как это устройство требует большого количества энергии и быстро разряжает АКБ. Однако он может быть полезен и тем, кто пользуется другим электрическим оборудованием в машине:

• ноутбуком;
• DVD;
• микроволновкой;
• противоугонной системой;
• кофеваркой;
• обогревателем;
• мощной стереосистемой и сабвуфером.

Установка второго аккумулятора в машину даёт преимущество, ради которого его и устанавливают: не придётся возить с собой второй источник питания на всякий случай, подключать его в случае необходимости и периодически заряжать от зарядного устройства, чтобы он всегда был в рабочем состоянии.

Рассчитать, необходим ли второй АКБ, например, для музыки, в машину, незатруднительно. Для этого нужно учесть, что мощность среднестатистического аккумулятора ёмкостью 60-65 Ah составляет примерно 4 кВт. Если сумма мощностей всех потребители составляет более 2 кВт, то нужно позаботиться об установке второй АКБ. Чтобы узнать, какая мощность у потребителя, достаточно посмотреть в паспорт или изучить наклейку на его задней крышке, там тоже часто можно найти нужную информацию.

Способы подключения второго аккумулятора

Если говорить о рекомендациях по установке, то выделяют несколько общих правил:

1. Прибор располагают снаружи салона, поскольку он выделяет вредные испарения.
2. Подбирают аккумулятор такой же ёмкости, что и основной.
3. Генератор заменяют на более мощный или устанавливают ещё один, чтобы заряды обеих АКБ восстанавливались быстро и генератор не вышел из строя, так как вторая батарея требует дополнительной мощности.
4. Для подключения выбирают короткие кабели, тогда АКБ будут работать более эффективно.

Какой аккумулятор и кабель выбрать

Подбирают источник питания, способный выдержать большое количество циклов разряда/заряда, поскольку его ожидает работа именно в таком режиме, например, гелевые АКБ. Но и у них есть ряд недостатков, например, подзарядка от бортовой сети.

Обратите внимание на то, что ставить вместе кислотный и АГМ аккумулятор можно, но не рекомендуется, так как АГМ аккумулятор будет брать заряд с кислотной батареи, тем самым разряжая её. Кислотная АКБ долго разряжается и долго заряжается. У АГМ больше пусковой ток, он быстрее заряжается и быстрее разряжается.

Кальциевые устройства категорически не подходят для роли дополнительных, поскольку чувствительны к полной разрядке, сурьмяные ведут себя лучше, но оптимальным вариантом являются комбинированные батареи.

Важно! Сечение силового кабеля для подключения дополнительной АКБ необходимо выбирать достаточно большое, так как сила тока при зарядке бывает значительной, из-за чего провод нагревается.

Параллельное подключение

Чтобы подключить два аккумулятора в автомобиле, по схеме соединяют плюсовые и минусовые клеммы АКБ. На плюсовой провод, идущий от штатного аккумулятора, ставится предохранитель, далее этот провод ведут по салону до АКБ в багажнике и ставят на него же второй предохранитель. Это делается для того, чтобы в случае повреждения провода в салоне не возникло пожара. Предохранители подбирают по сечению провода. Таким образом, соединяют перемычками плюс с плюсом, минус – с минусом (минус на кузов кидать нежелательно, так как он даёт ощутимое сопротивление). На провод к генератору и к усилителю также ставят по предохранителю.

Параллельное подключение, как и последовательное, в плане реализации своими руками считается самым простым. Эти способы используют многие автомобилисты.

Но представленная параллельная схема имеет ряд недостатков. Это не самый надёжный и эффективный метод, вызывающий множество споров среди автолюбителей.

Чтобы повысить качество работы пары АКБ в автомобиле, защититься от возможного возникновения проблем в виде некорректной работы аккумуляторов, лучше выбрать альтернативные схемы.

Одной из оптимальных схем соединения справедливо считают применение диодного изолятора.

Такой режим эксплуатации неблагоприятно сказывается на сроке службы обеих батарей, поэтому предпочтительнее рассмотреть другой вариант подключения.

С диодным изолятором

Следующий способ, позволяющий подключить 2 аккумулятора в машину, предполагает подсоединение батареи к бортовой сети через диодный разделитель. Устройство проводит ток от генератора к дополнительному аккумулятору, изолирует вторую батарею от бортовой сети и штатного аккумулятора, препятствуя перетеканию тока между ними. К нему можно подключать не только второй, но и третий, и даже четвёртый прибор. Они будут заряжаться одновременно и равномерно.

Диодный разделитель для АКБ

Цена на диодные изоляторы определяется в несколько тысяч рублей. Например, изолятор китайского производства на 3 батареи стоит 6000 руб.

Мощные потребители подсоединяются к дополнительному источнику питания, а заряд основного прибора не расходуется. Однако и такая схема подключения двух аккумуляторов в автомобиле имеет недостаток: если устройства мощные, АКБ быстро теряет заряд, так как мощный потребитель в данном случае всё рано «висит» на одном источнике питания.

В общую цепь

Проблема решается, если приобрести второй аккумулятор в машину, а подключение осуществить через устройство развязки (УРА200, 300, 600) – реле, которое позволяет вручную с помощью кнопки «старт» или автоматически подключать и отключать дополнительную АКБ. Прибор устанавливают в разрыв плюсового провода, от которого происходит зарядка дополнительной АКБ. Производитель указывает, что необходимости в замене генератора в этом случае нет.

Бортовая сеть потребляет энергию сразу от обоих источников питания, причём переключается между ними при падении заряда в одной из батарей, а заряжает по принципу недостаточности, то есть в первую очередь заряд от генератора поступает к наиболее разряженным аккумуляторам. К некоторым устройствам можно подключить индикаторы, которые показывают, в какой батарее сколько заряда осталось.

Как зарядить дополнительный аккумулятор

Автомобилистов, которые планируют установить дополнительную батарею, беспокоит, надо ли второй аккумулятор периодически подзаряжать в домашних условиях. В этом нет необходимости, поскольку дополнительный аккумулятор для машины заряжается от бортовой сети, то есть от генератора.

Принимая решение об установке второго источника питания, следует заранее определить, есть ли место для его монтажа и достаточно ли финансовых средств для приобретения необходимого дополнительного оборудования. Пишите в комментариях, какому способу подключения вы отдали предпочтение.

Источник

ОДНОВРЕМЕННАЯ ЗАРЯДКА НЕСКОЛЬКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

Сейчас всё большую популярность набирают литиевые аккумуляторы. Особенно пальчиковые, типа 18650, на 3,7 В 3000 мА. Ни сколько не сомневаюсь, что ещё 3-5 лет, и они полностью вытеснят никель-кадмиевые. Правда остаётся открытым вопрос про их зарядку. Если со старыми АКБ всё понятно — собирай в батарею и через резистор к любому подходящему блоку питания, то тут такой фокус не проходит. Но как же тогда зарядить сразу несколько штук, не используя дорогие фирменные балансировочные ЗУ?

Теория

Для последовательного соединения аккумуляторов, обычно к плюсу электрической схемы подключают положительную клемму первого последовательное соединение аккумуляторов аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к минусу блока. Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Значит если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

Энергия, накопленная в АКБ, равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.

Литий-ионные батареи просто подключить к БП нельзя — нужно выравнивание зарядных токов на каждом элементе (банке). Балансировку проводят при зарядке аккумулятора, когда энергии много и её можно сильно не экономить и поэтому без особых потерь можно воспользоваться пассивным рассеиванием «лишнего» электричества.

Никель-кадмиевые АКБ не требуют дополнительных систем, поскольку каждое звено при достижении его максимального напряжения заряда перестает принимать энергию. Признаки полного заряда Ni-Cd — это увеличение напряжения до определенного значения, а затем его падение на несколько десятков милливольт, и повышение температуры — так что лишняя энергия сразу превращается в тепло.

У литиевых аккумуляторов наоборот. Разрядка до низких напряжений вызывает деградацию химии и необратимое повреждение элемнта, с ростом внутреннего сопротивления. В общем они не защищены от перезаряда, и можно потратить много лишней энергии, резко сокращая тем самым время их службы.

Если соединить несколько литиевых элементов в ряд и запитать через зажимы на обоих концах блока, то мы не можем контролировать заряд отдельных элементов. Достаточно того, что одно из них будет иметь несколько более высокое сопротивление или чуть меньшую емкость, и это звено гораздо быстрее достигнет напряжения заряда 4,2 В, в то время как остальные будут еще иметь 4,1 В. И когда напряжение всего пакета достигнет напряжение заряда, может оказаться, что эти слабые звенья заряжены до 4,3 Вольт или даже больше. С каждым таким циклом будет происходить ухудшение параметров. К тому же Li-Ion является неустойчивым и при перегрузке может достичь высокой температуры, а, следовательно, взорваться.

Чаще всего на выходе источника зарядного напряжения ставится устройство, называемое «балансиром». Простейший тип балансира — это ограничитель напряжения. Он представляет из себя компаратор, сравнивающий напряжение на банке Li-Ion с пороговым значением 4,20 В. По достижении этого значения приоткрывается мощный ключ-транзистор, включенный параллельно элементу, пропускающий через себя большую часть тока заряда и превращающий энергию в тепло. На долю самой банки при этом достается крайне малая часть тока, что, практически, останавливает ее заряд, давая дозарядиться соседним. Выравнивание напряжений на элементах батареи с таким балансиром происходит только в конце заряда по достижении элементами порогового значения.

Упрощённая схема балансира для АКБ

Вот упрощённая схема балансира тока на базе TL431. Резисторы R1 и R2 устанавливают напряжение 4,20 Вольт, или можно выбрать другие, в зависимости от типа батареи. Эталонное напряжение для регулятора снимается с транзистора, и уже на границе 4,20 В система начнет приоткрывать транзистор, чтобы не допустить превышения заданного напряжения. Минимальное увеличение напряжения вызовет очень быстрый рост тока транзистора. Во время тестов, уже при 4,22 В (превышение на 20 мВ), ток составил более 1 А.

Сюда подходит в принципе любой транзистор PNP, работающий в диапазоне напряжений и токов, которые нас интересуют. Если батареи должны быть заряжены током 500 мА. Расчет его мощности прост: 4,20 В х 0,5 А = 2,1 В, и столько должен потерять транзистор, что вероятно, потребует небольшого охлаждения. Для зарядного тока 1 А или больше мощность потерь, соответственно, растет, и все труднее будет избавиться от тепла. Во время теста были проверены несколько разных транзисторов, в частности BD244C, 2N6491 и A1535A — все они ведут себя одинаково.

Делитель напряжения R1 и R2 следует подобрать так, чтобы получить нужное напряжение ограничения. Для удобства вот несколько значений после применения которых, мы получим следующие результаты:

• R1 + R2 = Vo
• 22K + 33K = 4,166 В
• 15К + 22K = 4,204 В
• 47K + 68K = 4,227 В
• 27K + 39K = 4,230 В
• 39K + 56K = 4,241 В
• 33K + 47K = 4,255 В

Схема устройства для балансировки аккумуляторов

Это аналог мощного стабилитрона, нагруженного на низкоомную нагрузку, роль которой здесь выполняют диоды D2. D5. Микросхема D1 измеряет напряжение на плюсе и минусе аккумулятора и если оно поднимается выше порога, открывает мощный транзистор, пропуская через себя весь ток от ЗУ. Как соединяется всё это вместе и к блоку питания — смотрите далее.

Блоки получаются действительно маленькие, и вы можете смело устанавливать их сразу на элементе. Следует только иметь в виду, что на корпусе транзистора возникает потенциал отрицательного полюса батареи, и вы должны быть осторожны при установке систем общего радиатора — надо использовать изоляцию корпусов транзисторов друг от друга.

Испытания

Сразу 6 штук балансировочных блоков понадобились для одновременной зарядки 6 аккумуляторов 18650. Элементы видны на фото ниже.

Все элементы зарядились ровно до 4,20 вольта (напряжение были выставлены потенциометрами), а транзисторы стали горячие, хотя и обошлось без дополнительного охлаждения — зарядка током 500 мА. Таким образом, можно смело рекомендовать данный метод для одновременного заряда нескольких литиевых аккумуляторов от общего источника напряжения.

Форум по обсуждению материала ОДНОВРЕМЕННАЯ ЗАРЯДКА НЕСКОЛЬКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

Микроконтроллер ATtiny13 и MOSFet транзисторы будут управлять светодиодными лентами в этой схеме ЦМУ.

Сборник из 10 конструкций и схем приставок к цифровым мультиметрам, расширяющих функционал измерительных приборов.

Куда применить отжившие свой век моторы от винчестеров ПК — подключение такого двигателя и варианты идей.

Источник