Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизатор тока для зарядного устройства автомобильных аккумуляторов

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками: простые схемы и проекты! 115 фото как построить самодельное устройство для зарядки

Из уроков физики мы знаем, что для любого транспортного средства так или иначе нужна энергия, за счёт которой и будет осуществляться передвижение.

В современном мире нужно быть готовым ко всему. Сегодняшние производители машин уже не могут гарантировать такого качества своей продукции, которое было раньше.

Каждый водитель должен быть готов к непредвиденным ситуациям, а именно:

  • Замене колеса.
  • Ремонту двигателя.
  • Зарядке аккумулятора автомобиля.

Сегодня мы хотим поговорить с вами о схемах зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками и о том, как его правильно его заряжать.

Краткое содержимое обзора:

  • Принцип работы автомобильного аккумулятора
  • Схема своими руками
  • Рейтинг зарядных устройств
  • Aurora Sprint 6
  • FUBAG MICRO 80/12
  • CTEK MXS 3.8
  • Пуско-зарядное устройство
  • Заключение
  • Фото зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками

Принцип работы автомобильного аккумулятора

Аккумулятор автомобиля подает питание к электронике, за счёт чего и происходят автоматизированные процессы во время езды.

Стандартный аккумулятор оснащен шестью элементами, каждый из которых имеет номинально значение 2,2 вольт. Элементы идут последовательно один за другим и представляют собой непрерывное звено.

Специальный раствор электролита принимает участие в их работе. Он устойчив к низким и высоким температурам.

Во время работы аккумулятора происходят сложные химические и физические реакции, которые и приводят в действие всю механику в машине.

Схема своими руками

Самое простое зарядное устройство можно соорудить, используя микросхему LM317. Она отлично подходит для других интегральных схем, обеспечивает надёжный и сильный сигнал.

Её начинка имеет защиту от короткого замыкания, поэтому они вам будут не страшны. Подробно схему можно изучить на фото.

Напряжение на плату подаётся через специальные клеммы, которые питаются от независимого блока. Подробные схемы разбора ищете на тематических сайтах и автомобильных блогах.

Рейтинг зарядных устройств

Вашему вниманию представлен рейтинг зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов.

Aurora Sprint 6

Aurora Sprint 6 – довольно известная марка немецкого производства. Изготовитель уверяет, что это качественная продукция. Она имеет микропроцессорное управление, которое позволяет избежать резких скачков энергии, а также обеспечивает надёжный контакт с электропроводами.

На СТО диагностика такого зарядного происходит быстро, и в случае поломки, вам не придётся отдавать большие деньги за ремонт.

FUBAG MICRO 80/12

FUBAG MICRO 80/12 – популярный шведский бренд среди автолюбителей. В своей стране оно считается лучшим зарядным устройством для автомобильного аккумулятора. Диапазон ёмкости составляет от 3 до 75 ампер-часов.

Устройством крайне легко управлять с помощью одной кнопки MODE. Зарядное устройство удобно в использовании и непременно станет незаменимой вещью для дальней поездки.

CTEK MXS 3.8

CTEK MXS 3.8 – его главной особенностью является влагозащита, а также крепкий корпус, который способен выдержать сильные удары и нагрузки.

Следует отметить, что это аккумулятор малой ёмкости и поэтому хватать его будет на небольшое количество времени. Но как показывает практика, даже такая мелочь никак не влияет на его работу и популярность.

Пуско-зарядное устройство

В магазинах нашей стране есть множество качественных пуско-зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов. Одним из них является спец упзу-10000.

Схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Бывают случаи, особенно зимой, когда владельцы автомобилей нуждаются в подзарядке автомобильного аккумулятора от внешнего источника питания. Безусловно, людям, не имеющим хороших навыков работы с электротехникой, желательно купить заводское устройство зарядки аккумуляторной батареи, ещё лучше приобрести пуско-зарядное устройство для запуска двигателя с разряженным аккумулятором без потерь времени на внешнюю подзарядку.

  • Общая характеристика
  • Схемы для сборки своими руками
    • Схема зарядки для экстренных случаев
    • Из блока питания от стационарного компьютера
    • Схема зарядного устройства из старого трансформатора
    • Импульсная зарядка для АКБ
  • Полезный совет
  • Меры предосторожности

Но если есть небольшие знания в области электроники, можно собрать простое зарядное устройство своими руками.

Общая характеристика

Для правильного обслуживания аккумулятора и продления срока его службы подзарядка требуется при падении напряжения на клеммах ниже 11,2 В. При таком напряжении двигатель, скорее всего, запустится, но при долгой стоянке зимой это приведёт к сульфатации пластин и, как следствие, к снижению ёмкости батареи. При длительной стоянке зимой необходимо регулярно следить за вольтажом на клеммах АКБ. Оно должно составлять 12 В. Лучше всего снять батарею и занести её в тёплое место, не забывая при этом следить за уровнем заряда.

Зарядка АКБ производится постоянным или импульсным током. При использовании блока питания постоянного напряжения ток для правильной зарядки должен составлять одну десятую часть от ёмкости батареи. Если ёмкость АКБ составляет 50 А-ч, то для зарядки необходим ток 5 ампер.

Для продления срока службы АКБ применяют методики десульфатации аккумуляторных пластин. Батарею разряжают до напряжения менее пяти вольт многократным потреблением большого тока краткой длительности. Пример такого потребления — запуск стартера. После этого производят медленную полную зарядку маленьким током в пределах одного ампера. Повторяют процесс 8—9 раз. Метод десульфатации является долгим по времени, но согласно всем исследованиям даёт хороший результат.

Нужно помнить, что при зарядке важно не допускать перезаряда АКБ. Заряд производится до напряжения 12,7—13,3 вольт и зависит от модели батареи. Максимальный заряд указывается в документации к аккумулятору, которую всегда можно найти в интернете.

Перезаряд вызывает закипание, увеличивает плотность электролита и, как следствие, разрушение пластин. Заводские устройства зарядки имеют системы контроля заряда и последующего отключения. Собрать самостоятельно такие системы, не обладая достаточными знаниями в электронике, достаточно сложно.

Схемы для сборки своими руками

Стоит рассказать о простых устройствах зарядки, которые можно собрать, обладая минимальными знаниями в электронике, а ёмкость заряда отследить путём подключения вольтметра или обыкновенного тестера.

Схема зарядки для экстренных случаев

Бывают случаи, когда автомобиль, простоявший ночь возле дома, утром невозможно завести из-за разряженного аккумулятора. Причин возникновения этого неприятного обстоятельства может быть много.

Если аккумулятор был в хорошем состоянии и немного разрядился, решить проблему помогут:

  1. Источник постоянного напряжения 12—25 вольт.
  2. Сопротивление ограничения тока.
Читайте так же:
Стабилизаторы тока в зарядниках

В качестве источника питания отлично подойдёт зарядное устройство от ноутбука. Оно обладает выходным напряжением в 19 вольт и током в пределах двух ампер, чего вполне достаточно для выполнения поставленной задачи. На выходном разъёме, как правило, внутренний вход — плюс, внешний контур штекера — минус.

В качестве ограничительного сопротивления, которое является обязательным, можно применить салонную лампочку. Можно использовать и более мощные лампы, например, от габаритов, но это создаст лишнюю нагрузку на блок питания, что очень нежелательно.

Собирается элементарная схема: минус блока питания подключается к лампочке, лампочка к минусу АКБ. Плюс идёт напрямую от батареи к блоку питания. В течение двух часов аккумулятор получит заряд для запуска двигателя.

Из блока питания от стационарного компьютера

Такое устройство более сложно в изготовлении, но его можно собрать с минимальными познаниями в электронике. Основой послужит ненужный блок от системного блока компьютера. Выходные напряжения таких блоков +5 и +12 вольт с выходным током около двух ампер. Эти параметры позволяют собрать немощное зарядное устройство, которое при правильной сборке долго и надёжно послужит хозяину. Полная зарядка аккумулятора займёт длительное время и будет зависеть от ёмкости батареи, но не будет создаваться эффекта десульфатации пластин. Итак, пошаговая сборка прибора:

  1. Разобрать блок питания и выпаять все провода кроме зелёного. Запомнить или отметить места входа чёрного (GND) и жёлтого +12 В.
  2. Зелёный провод припаять к месту, где находился чёрный (это необходимо для старта блока без системной платы ПК). На место чёрного провода припаять отвод, который будет минусовым для зарядки АКБ. На место жёлтого провода припаять плюсовой отвод зарядки аккумулятора.
  3. Необходимо найти микросхему TL 494 или её аналог. Список аналогов легко найти в интернете, один из них обязательно будет найден в схеме. При всём многообразии блоков без этих микросхем их не производят.
  4. От первой ноги этой микросхемы — она левая нижняя, найти резистор, который идёт на выход +12 вольт (жёлтый провод). Это можно сделать визуально по дорожкам на схеме, можно при помощи тестера, подключив питание и замерив напряжение на входе резисторов, идущих к первой ноге. Не стоит забывать, что на первичную обмотку трансформатора идёт напряжение 220 вольт, поэтому нужно соблюдать меры безопасности при запуске блока без корпуса.
  5. Выпаять найденный резистор, замерить его сопротивление тестером. Подобрать близкий по номиналу переменный резистор. Выставить его на номинал нужного сопротивления и запаять на место удалённого элемента схемы гибкими проводами.
  6. Запустив блок питания путём регулировки переменного резистора, получить напряжение 14 В, в идеале 14.3 В. Главное, не перестараться помня, что 15 В, как правило, предел для отработки защиты и, как следствие, отключения.
  7. Выпаять переменный резистор, не сбив его настройку, и замерить получившееся сопротивление. Необходимый или максимально близкий номинал сопротивления подобрать или набрать из нескольких резисторов и запаять в схему.
  8. Блок проверить, на выходе должно быть искомое напряжение. При желании к выходам на схеме плюса и минуса можно подключить вольтметр, поместив его на корпусе для наглядности. Последующая сборка происходит в обратном порядке. Прибор готов к использованию.

Блок прекрасно заменит недорогую заводскую зарядку и достаточно надёжен. Но ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно помнить, что устройство имеет защиту от перегрузки, но это не спасёт от ошибки в полярности. Проще говоря, если перепутать плюс и минус при подключении к АКБ, зарядное мгновенно выйдет из строя.

Схема зарядного устройства из старого трансформатора

Если под рукой нет старого блока питания от компьютера, и радиотехнический опыт позволяет самостоятельно монтировать несложные схемы, то можно воспользоваться следующей довольно интересной схемой зарядки АКБ с контролем и регулировкой подаваемого напряжения.

Для сборки устройства можно воспользоваться трансформаторами от старых блоков бесперебойного питания или телевизоров советского производства. Подойдёт любой мощный понижающий трансформатор с суммарным набором напряжений на вторичных обмотках примерно 25 вольт.

Диодный выпрямитель собран на двух диодах КД 213А (VD 1, VD 2), которые устанавливаются обязательно на радиатор и могут быть заменены любыми импортными аналогами. Аналогов много, и они легко подбираются по справочникам в интернете. Наверняка нужные диоды найдутся дома в старой ненужной аппаратуре.

Такой же метод можно применить для замены управляющего транзистора КТ 827А (VT 1) и стабилитрона Д 814 А (VD 3). Транзистор устанавливается на радиатор.

Регулировка подаваемого напряжения осуществляется переменным резистором R2. Схема простая и заведомо рабочая. Собрать её сможет человеку с минимальными познаниями в электронике.

Импульсная зарядка для АКБ

Схема сложна в сборке, но это единственный недостаток. Найти простую схему импульсного блока зарядки вряд ли получится. Это компенсируется плюсами: такие блоки почти не греются, при этом имеют серьёзную мощность и большой КПД, отличаются компактным размером. Предложенная схема, в смонтированном на плате виде, уместиться в контейнер размером 160*50*40 мм. Для сборки прибора необходимо понимать принцип работы ШИМ (Широтно-импульсная модуляция) генератора. В предложенном варианте он реализован при помощи распространённого и недорогого контроллера IR 2153.

При применённых конденсаторах мощность прибора 190 Ватт. Этого хватит для зарядки любого аккумулятора лёгкого автомобиля ёмкостью до 100 А-ч. Установив конденсаторы по 470 мкФ, мощность возрастёт в два раза. Станет возможна зарядка АКБ ёмкостью до двухсот ампер/часов.

Полезный совет

При использовании устройств без автоматического контроля заряда АКБ можно применить простейшее сетевое, суточное реле китайского производства. Это избавит от необходимости следить за временем отключения блока от сети.

Стоимость такого прибора около 200 рублей. Зная примерное время зарядки своего аккумулятора, можно выставить нужное время отключения. Это гарантирует своевременное прекращение подачи электричества. Можно отвлечься на дела и забыть о АКБ, что может привести к закипанию, разрушению пластин и выходу аккумулятора из строя. Новый аккумулятор будет стоить гораздо дороже

Меры предосторожности

При использовании приборов, собранных своими руками, следует соблюдать следующие меры безопасности:

  1. Все приборы, включая АКБ, должны находиться на огнеупорной поверхности.
  2. При первичном применении изготовленного прибора необходимо обеспечить полный контроль всех параметров зарядки. Обязательно нужно контролировать температуру нагрева всех элементов зарядки и АКБ, нельзя допускать закипания электролита. Параметры напряжения и тока контролируют тестером. Первичный контроль поможет определить время полной зарядки аккумулятора, что пригодится в будущем.
Читайте так же:
Схемы стабилизаторов напряжения с регулятором тока

Собрать зарядку для АКБ несложно даже для новичка. Главное, делать всё внимательно и соблюдать меры безопасности, т. к. придётся иметь дело с открытым напряжением в 220 вольт.

Зарядные устройства для аккумулятора своими руками

Самодельные зарядные устройства для аккумуляторов обычно имеют очень простую конструкцию, а дополнительно к тому и повышенную надежность как раз ввиду простоты схемы. Еще один плюс от изготовления зарядки своими руками – относительная дешевизна комплектующих и как результат – невысокая себестоимость прибора.

  1. Основные преимущества
  2. Принцип работы
  3. Схема зарядного устройства
  4. Этапы сборки прибора
  5. Ценовой вопрос

Почему сборная конструкция лучше покупного

Основная задача подобной техники – поддерживать на требуемом уровне заряд аккумуляторной батареи автомобиля в случае необходимости. Если разрядка АКБ произошла рядом с домом, где есть нужное устройство, то проблем не возникнет. В противном случае, когда нет подходящей техники для питания аккумулятор, и средств тоже недостаточно, можно собрать прибор своими руками.

Необходимость использования вспомогательных средств для подпитки АКБ автомобиля обусловлена в первую очередь низкими температурами в холодное время года, когда наполовину разряженная аккумуляторная батарея представляет собой главную, а иногда и вовсе не разрешимую проблему, если только вовремя не подзарядить АКБ. Тогда самодельные зарядные устройства для питания автомобильных аккумуляторов станут спасением для пользователей, которые не планируют вкладываться в такую технику, по крайней мере, в данный момент.

Принцип действия

До определенного уровня АКБ авто может получать питание от самого транспортного средства, а если точнее, от электрогенератора. После этого узла обычно устанавливается реле, ответственное за установку напряжения не более 14,1В. Чтобы аккумуляторная батарея зарядилась до предела, необходимо более высокое значение данного параметра – 14,4В. Соответственно, для реализации такой задачи как раз и применяются АКБ.

Основные узлы данного устройства – трансформатор и выпрямитель. В результате на выход подается постоянный ток с напряжением определенной величины (14,4В). Но почему наблюдается разбег с напряжением самой батареи – 12В? Это делается с целью обеспечения возможности зарядить АКБ, разряженной до уровня, когда значение данного параметра аккумулятора приравнивалось 12В. Если зарядка будет характеризоваться таким же по значению параметром, то в результате питание АКБ станет сложно выполнимой задачей.

Смотрим видео, самое простое устройство для заряда АКБ:

Но здесь есть нюанс: небольшое превышение уровня напряжения аккумуляторной батареи не является критичным, тогда как существенно завышенная величина этого параметра очень плохо скажется в дальнейшем на работоспособности АКБ. Принцип функционирования, которым отличается любое, даже самое простое зарядное устройство для питания автомобильного аккумулятора, заключается в повышении уровня сопротивления, что приведет к снижению зарядного тока.

Соответственно, чем больше значение напряжения (стремится к 12В), тем меньше ток. Для нормальной работы АКБ желательно устанавливать определенную величину тока заряда (порядка 10% от емкости). В спешке велик соблазн изменить значение этого параметра на большее, однако, это чревато негативными последствиями для самой аккумуляторной батареи.

Что потребуется для изготовления АКБ?

Основные элементы простой конструкции: диод и обогреватель. Если правильно (последовательно) подключить их к АКБ, можно добиться желаемого – аккумуляторная батарея будет заряжена через 10 часов. Но любителям экономить электроэнергию такое решение может не подойти, потому как расход в этом случае составит порядка 10 кВт. Работа полученного устройства характеризуется невысоким КПД.

Но для создания подходящей модификации придется несколько видоизменить отдельные элементы, в частности, трансформатор, мощность которого должна быть на уровне 200-300 Вт. При наличии старой техники, подойдет данная деталь из обычного лампового телевизора. Для организации системы вентиляции пригодится кулер, лучше всего, если он будет от компьютера.

Когда создается простое зарядное устройство для питания аккумулятора своими руками, в качестве основных элементов выступает еще транзистор и резистор. Чтобы наладить работу конструкции, понадобится компактный снаружи, но довольно вместительный корпус из металла, хороший вариант – короб от стабилизатора.

Схема простого зарядного устройства

В теории такого рода технику сможет собрать даже начинающий радиолюбитель, который ранее не сталкивался со сложными схемами.

Основная трудность заключается в необходимости видоизменить трансформатор. При таком уровне мощности обмотки характеризуются невысокими показателями напряжения (6-7В), ток будет равен 10А. Обычно же требуется напряжение 12В или 24В, в зависимости от типоисполнения аккумуляторной батареи. Чтобы получить такие значения на выходе устройства, необходимо обеспечить параллельное соединение обмоток.

Поэтапная сборка

Самодельное зарядное устройство для питания аккумулятора автомобиля начинается с подготовки сердечника. Наматывание провода на обмотки выполняется с максимальным уплотнением, важно, чтобы витки плотно прилегали друг к другу, и не оставалось просветов. Нельзя забывать и об изоляции, которая ставится с интервалом в 100 витков. Сечение провода первичной обмотки – 0,5 мм, вторичной – от 1,5 до 3,0 мм. Если учесть, что при частоте 50 Гц 4-5 витков могут обеспечить напряжение 1В, соответственно, для получения 18В требуется порядка 90 витков.

Далее, подбирается диод подходящей мощности, чтобы выдерживать подаваемые на него в будущем нагрузки. Лучший вариант – генераторный диод автомобиля. Чтобы исключить риск перегрева, необходимо обеспечить эффективную циркуляцию воздуха внутри корпуса такого прибора. Если короб не перфорирован, следует позаботиться об этом до начала сборки. Кулер необходимо подключить к выходу зарядного устройства. Основная его задача – охлаждение диода и обмотки трансформатора, что учитывается при выборе участка для установки.

Смотрим видео, подробная инструкция по изготовлению:

Схема простого зарядного устройства для питания автомобильного аккумулятора содержит еще и переменный резистор. Для нормального функционирования зарядки необходимо получить сопротивление на уровне 150 Ом и мощность 5 Вт. Более прочих соответствует этим требованиям модель резистора КУ202Н. Можно подобрать отличный от этого вариант, но его параметры должны быть сходными по значению с указанными. Задача резистора заключается в регулировке напряжения на выходе устройства. Модель транзистора КТ819 также является наилучшим вариантом из ряда аналогов.

Читайте так же:
Зарядное устройство или простой стабилизатор тока

Оценка эффективности, себестоимость

Как видно, если необходимо собрать самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, его схема более чем проста для реализации. Единственная трудность – компоновка всех элементов и установка их в корпус с последующим соединением. Но такую работу сложно назвать трудоемкой, а стоимость всех используемых деталей крайне мала.

Некоторые из деталей, а, быть может, и все наверняка найдутся у радиолюбителя дома, например, кулер от старого компьютера, трансформатор от лампового телевизора, старый корпус от стабилизатора. Что касается степени эффективности, то подобные устройства, собранные своими руками, не отличаются очень высоким КПД, однако, в результате все же справляются со своей задачей.

Смотрим видео, полезные советы специалиста:

Таким образом, крупных вложений в создание самодельной зарядки не требуется. Наоборот, все элементы стоят крайне мало, что выгодно оттеняет данное решение в сравнении с устройством, которое можно приобрести в готовом виде. Рассмотренная выше схема не отличается высокой эффективностью, но ее главный плюс – заряженный аккумулятор авто, хоть и спустя 10 часов. Можно усовершенствовать этот вариант или рассмотреть множество других, предлагаемых для реализации.

Зарядка электротранспорта

Если Вы хотите приобрести электромобиль, то наверняка планируете производить его зарядку от обычной розетки дома или на работе. Требования к зарядке электромобиля среднего размера аналогичны электрическим параметрам электроплиты, которая при напряжении сети 220 В требует силу тока 40 А, имея мощность 9,6 кВт. В большинство среднеразмерных электромобилей встраивают 6,6 кВт зарядное устройство, способное зарядить аккумуляторную батарею за время от 4 до 5 часов (6,6 кВт определяется умножением 220 В на 30 А).

Мощность бортового зарядного устройства часто ограничена стоимостью, размерами или проблемой тепловыделения. При наличии трехфазной сети переменного тока, доступной, к слову, на большинстве территории Европы, бортовое зарядное устройство можно сделать меньше, чем при двухфазной системе. Например, компания Renault производит компактные трехфазные бортовые зарядные устройства, мощность которых варьируется от 3 до 43 кВт.

По всему миру неуклонно растет количество зарядных станций для электромобилей, которые поделены на три категории исходя из своих параметров:

Категория 1. Подключение к обычной бытовой розетке 230 В,

6 А (115 В, 15 А в Америке). Это однофазное подключение имеет около 1,5 кВт мощности, а время зарядки составляет от 7 до 30 часов в зависимости от размера аккумуляторной батареи. Категория 1 соответствует требованиям ночной зарядки электровелосипедов, скутеров, электроколясок и подключаемых гибридных автомобилей с мощностью, не превышающей 12 кВт*ч.

Категория 2. Двухполюсное подключение, 230 В, 30 А; время зарядки среднеразмерного электромобиля составляет от 4 до 5 часов. Зарядные станции этой категории являются наиболее распространенным как в домашних, так и в общественных условиях. Такая станция имеет мощность около 7 кВт, что вполне достаточно для 6,6 кВт бортового зарядного устройства электромобиля. Стоимость материалов и установки этой станции составляет порядка $750. Но все же при зарядке в домашних условиях ее не следует проводить одновременно с другими энергопотребляющими мероприятиями, такими как приготовление еды на электроплите или стирка в большой стиральной машине.

Категория 3. Быстрое зарядное устройство постоянного тока; 400-600 В, до 300 А; служит для ультрабыстрой зарядки в обход бортового зарядного устройства путем подачи питания непосредственно к аккумуляторной батарее. Зарядные устройства третьей категории обеспечивают мощность до 120 кВт, что позволяет зарядить литий-ионный аккумулятор до 80% в течение 30 минут. Потребляемая мощность сопоставима с пятью домохозяйствами.

Standard Range AGMDeep Cycle Range AGMGellyte Range GEL
10 — 12 лет / 600 циклов10 — 12 лет / 700 циклов10 — 12 лет / 750 циклов
универсальная серия AGMдля глубоких разрядов AGMуниверсальная серия GEL

В 1990-е и 2000-е годы производители электромобилей предприняли совместные усилия по разработке универсального порта для зарядки, это привело к появлению SAE J1772, 5-клеммного разъема для переменного тока с возможностью передачи данных. Недостатком этого порта является время зарядки, соответствующее второй категории, то есть длящееся несколько часов.

Производители электромобилей соглашаются, что будущее электротранспорта лежит в быстрой зарядке. В то время как вторая категория зарядных станций может обеспечить около 40 км пробега за час зарядки, ультрабыстрая зарядка постоянным током заполнит аккумулятор до 80% всего лишь за 30 минут. Это позволяет избавить электромобиль от славы “пригородной” машины и позиционироваться как туристическое транспортное средство, что сейчас активно и используется в маркетинге.

Впервые ультрабыстрая зарядка постоянным током была разработана в Японии для Nissan Leaf и Mitsubishi MiEV и получила название CHAdeMO; этот стандарт состоит из 2 разъемов — один двухклеммный непосредственно для зарядки постоянным током, а второй – для передачи данных через CAN-BUS. Стандарт CHAdeMO был разработан в 2008 году такими компаниями как TEPCO (Токийская энергетическая компания), Nissan, Mitrubishi, Fuji Heavy Industries и Toyota. Этот разъем заряжает аккумуляторную батарею напряжением 500 В и током 125 А, что образует мощность на уровне 62,5 кВт. CHAdeMO расшифровывается как “CHArge on the MOve”, что в переводе с английского — «зарядка на ходу». Сам разъем можно увидеть на рисунке 1.

Рисунок 1: Штепсель стандарта CHAdeMO, разработанный в Японии в 2008 году. Электромобили Nissan и Mitsubishi используют именно эту технологию для ультрабыстрой зарядки. CHAdeMO использует постоянный ток напряжением 500 В и силой 125 А, что обеспечиват до 62,5 кВт мощности.

Несмотря на то что разъем CHAdeMO неплохо зарекомендовал себя, на Западе его не поддержали, ссылаясь на «технические проблемы». О реальных причинах такого неприятия мы можем только догадываться, но факт остается фактом — Сообщество автомобильных инженеров (англ. Society of Automotive Engineers — SAE) отвергло CHAdeMO.

Marin GEL RangeDeep Cycle GEL RangeSolar GEL Range
10 — 12 лет / 800 циклов10 — 12 лет / 800 циклов10 — 12 лет / 800 циклов
для электромоторов лодок и катеровдля глубоких циклических разрядовдля солнечных электростанций

После долгих задержек, в 2012 году, SAE разработал свой собственный стандарт ультрабыстрой зарядки постоянным током, известный также как Combo Charging System (CСS). Задержка в принятии стандарта мешала развитию инфраструктуры CHAdeMO, и поговаривают, что эти действия были преднамеренными.

Читайте так же:
Для чего предназначен стабилизатор тока

Чтобы сохранить совместимость с зарядкой второй категории, CCS был создан на основе существующего стандарта J1772 путем добавления к нему дополнительного двухклеммного разъема для постоянного тока. Во время зарядки от сети переменного тока CCS работает аналогично своему родителю, используя клеммы для переменного тока и для передачи данных, которые включают в себя информацию для регулировки напряжения, скорости зарядки и момента окончания зарядного процесса. Ультрабыстрая зарядка постоянным током использует тот же протокол связи, но уже другие зарядные клеммы. На рисунке 2 показаны штепсели и разъемы для зарядки переменным и постоянным током.

Рисунок 2: SAE J1772 Combo Charging System (CCS). CCS совместим со второй категорией зарядки при использовании верхнего круглого разъема, а для третьей категории необходимо дополнительно подключать и второй разъем с клеммами для постоянного тока. SAE J1772 делит зарядку на 4 уровня:

Уровень 1: переменный ток, 120 В, 12-16 А, до 1,92 кВт

Уровень 2: переменный ток, 240 В, 80 А, 19,2 кВт

Уровень 3: постоянный ток, 200-500 В, до 80 А (40 кВт)

Уровень 4: постоянный ток, 200-500 В, до 200 А (100 кВт)

Стандарт SAE Combo или CCS де-факто является мировым стандартом для зарядки второй и третьей категории, так как его в 2011 году поддержали такие автопроизводители как Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porshe и Volkswagen. Chevy Spark, выпущенный в 2013 году, стал первым электромобилем с поддержкой SAE Combo. В связи с этим ведутся разговоры о прекращении использования CHAdeMO. Для совместимости некоторые электромобили с CHAdeMO, например, новые Nissan Leaf, дополнительно оборудуются разъемом SAE J1772, способным производить зарядку второй категории. Некоторые же производители зарядных устройств, в том числе и ABB, размещают оба зарядных разъема на своих устройствах.

Компания Tesla Motors имеет собственное мнение насчет стандартов зарядки и решила пойти по пути создания уникальной системы. Их эксклюзивная «Суперзарядка» заполняет аккумуляторную батарею до 80% в течение 40 минут, обеспечивая этим дальность пробега в 270 км. В то время как некоторые игроки рынка электромобилей критикуют Tesla за создание собственного стандарта зарядки, другие вполне понимают их желание возглавить это направление. Tesla ведет переговоры c Nissan и BMW, предлагая этим автопроизводителям присоединиться к своему стандарту, но в то же время и разрабатывает адаптер, который позволял бы заряжать на их зарядных станциях электромобили с разъемами CHAdeMO и SAE J1772.

Trojan Marine RVAGM Deep CycleTrojan GEL Deep Cycle
10 — 12 лет / 700 циклов10 — 12 лет / 600 циклов10 — 12 лет / 800 циклов
для речного и морского траспортадля электромоторов, солнечных электростанций, высоких нагрузок

Зарядка Tesla S85 с помощью «суперзарядки» стартует с 375 В и 240 А, потребляя 90 кВт. По мере зарядки аккумуляторной батареи напряжение повышается до 390 В, а ток падает примерно до 120 А. Соответственно, первоначальная мощность зарядного устройства в 85-90 кВт имеет скорость зарядки лишь немного выше С-рейтинга [BU-402] 1С, и то, такое воздействие не особо продолжительное, вскоре С-рейтинг опускается до 0,8С, а затем дальше снижается, защищая аккумуляторную батарею от вредного воздействия ультрабыстрой зарядки [BU-401a].

Противостояние трех несовместимых систем зарядки явно не входит в планы производителей электромобилей, но вина за эту ситуации лежит на них самих, ведь вполне можно было бы принять уже имеющуюся технологию или не задерживать разработку новых стандартов. Tesla захватила лидерство в сфере электротранспорта со своей собственной технологией зарядки, и в данный момент вкладывает большие средства в развитие эксклюзивной сети “суперзарядок”, услуги которых полностью бесплатны. Стоит отметить, что и другие производители электромобилей предлагают бесплатную зарядку, по крайней мере сейчас. Существующее несоответствие имеет сходство с железнодорожным транспортом в 1800-х годах, когда железнодорожные компании имели различную ширину колеи для своих поездов. Также вспоминаются противостояния различных форматов виниловых пластинок или видеокассет.

BMW хоть и использует стандарт CСS, ограничил его максимальную мощность с более чем 50 кВт до 24 кВт. По их мнению, 24 кВт зарядная система дешевле, легче и проще в установке. Хоть 50 кВт и будут заряжать быстрее, это преимущество распространится лишь на недолгое время полностью исправного состояния аккумуляторной батареи. Износ будет особенно заметен с небольшой аккумуляторной батареей BMW i3, а также в случаях ее преклонного возраста или других аномалий. Тесты показывают, то 50 кВт зарядное устройство заполняет аккумуляторную батарею до 80% за 20 минут, 24 кВт же делает это примерно за 30 минут.

Удвоение мощности не сокращает время зарядки в два раза, зависимость в этом случае не линейная. Основной причиной существования мощных зарядных устройств являются размеры аккумуляторных батарей. Например, BMW i3 комплектуется 22 кВт*ч аккумуляторной батареей в сравнении с 85 кВт*ч монстром в Tesla S85. Обе зарядные системы будут поддерживать зарядный С-рейтинг на уровне около 1С при быстрой зарядке, чтобы сдержать излишний износ.

Быстрая зарядка постоянным током сложна тем, что необходимо оценивать состояние аккумуляторный батареи и применять безопасные параметры. Холодный аккумулятор должен заряжаться меньшим током в сравнении с теплым, также уменьшение зарядного тока необходимо при высоком внутреннем сопротивлении и при неспособности балансировочной цепи компенсировать несоответствие элементов. (Смотрите BU-410: Зарядка аккумуляторных батарей в условиях высоких и низких температур.)

Ультрабыстрая зарядка постоянным током не предназначена для полного заполнения аккумуляторной батареи, необходимо лишь обеспечить транспортное средство энергией, достаточной для достижения следующей зарядной станции. Использование зарядки второй категории является более предпочтительным для ежедневного использования.

В таблице 3 приведено время зарядки при использовании различных ее категорий. Полученные данные могут не совпадать с афишированными в рекламе, так как расчеты основаны на зарядке полностью разряженной аккумуляторной батареи до 100%, в то время как некоторые производители электромобилей считают аккумулятор полностью заряженным при 80%. Время зарядки также снижается, так как со временем доступная емкость уменьшается.

Читайте так же:
Простой стабилизатор тока 220в

Категория 1
Через розетку
1,5 кВт
240 В
6 А

Категория 2
Двухполюсное подключение
6,6 кВт*
240 В
30 А**

Категория 3
Быстрая зарядка постоянным током
20-120 кВт
400-600 В
до 300 А

Простое зарядное устройство-автомат на LM317 с фиксированным током зарядки и ограничением напряжения

Содержание / Contents

  • 1 Режим зарядки по току
  • 2 Критерий отключения
  • 3 Индикация режимов
  • 4 Схема и детали
  • 5 Настройка зарядного устройства
  • 6 Выбор радиатора
  • 7 Заключение
  • 8 Файлы

↑ Режим зарядки по току

Мне позвонил друг и сказал, что ему нужно зарядное устройство к шуруповерту на дачу. C его слов, аккумуляторов в батарее 10 штук емкостью 1400 мА-час. Значит, требуется заряжать батарею 12 Вольт. Аккумуляторы никель-кадмиевые, для них возможны три режима зарядки:
«А» — медленный, током 0,1 от ёмкости, время зарядки 14-16 часов;
«Б» — сверхбыстрый, током от 1 до 4 ёмкости, время порядка 1 часа;
«В» — ускоренный, током примерно 0,25 от ёмкости, время зарядки 4-6 часов.

На мой взгляд, вариант «А» слишком медленный, пока батарея зарядится, или желание работать пропадет, или будет пора уезжать.

Вариант «Б» рискован, велика вероятность взрыва или выхода из строя батареи, для предотвращения этого нужен контроль за температурой каждого элемента, схема должна быть сложной, лучше на микроконтроллере, для него придется писать и отлаживать программу, далеко не все аккумуляторы могут выдержать такой режим, особенно герметичные.

Остается режим «В» — вечером батарея ставится на зарядку, утром аккумуляторы полностью заряжены, заряд полный, вероятность проблем минимальна.

Анализ промышленных схем удивил. В них обычно нет стабилизации тока, ограничение происходит за счет сопротивления вторичной обмотки питающего трансформатора. Значит при отклонении сетевого напряжения или не будет полной зарядки, или ток значительно возрастет.
У нас ток зарядки будет стабилизирован на заданном уровне, что полностью избавляет от указанных недостатков.

↑ Критерий отключения

Итак, токовый режим выбран, следующий и самый сложный этап — выбор критерия отключения зарядки.
Обычно используются:
• отключение по таймеру,
• по достижению порогового напряжения,
• по мизерному падению напряжения при полной зарядке,
• по температуре батареи.

Проблема в том, что в одних случаях реализация сложна, в других ненадежна. Приемлемый вариант — пороговое напряжение, но если хотя бы один элемент плохой, напряжение никогда не достигнет порогового уровня. Поэтому я рекомендую при первой зарядке проконтролировать напряжение конкретной батареи.
В литературе написано, что напряжение полной зарядки на элемент составляет 1,45-1,48 В.

↑ Индикация режимов

Для удобства эксплуатации необходима индикация. Я исходил из того, что нужен контроль включения в сеть, исправности устройства, контроль цепи зарядки, состояния аккумуляторной батареи.

Считаю, что звуковая сигнализация не нужна — она может запиликать ночью, да и зарядное устройство должно работать так, чтобы батарея могла оставаться в зарядном устройстве без вреда. По этой же причине таймер не обязателен.

↑ Схема и детали

Для радиолюбительской самоделки, на мой взгляд, нужно, чтобы конструкция была:
— простая,
— недорогая,
— из доступных деталей,
— плата должна быть с простой разводкой.

Желательно использовать то, что есть под рукой , что не надо искать по рынкам и магазинам. Для зарядок есть специальная микросхема L200C, но мне было интереснее применить КР142ЕН12 (LM317).

Трансформатор нашелся с вторичной обмоткой на 18 Вольт. Чтобы убедиться в его пригодности, было измерено напряжение под нагрузкой 300 мА, оно оказалось 16 Вольт. Это нормально, т.к. допустимо падение на 10% .

Резисторы применены в основном SMD, транзистор КТ503 можно заменить практически любым той же проводимости.

Для индикации я использовал сверхъяркие светодиоды неизвестной марки, поскольку они отлично светятся уже при токе 1 мА.
Можно ставить любые светодиоды, но придется подобрать резисторы R6, R9 для желаемой их яркости.

↑ Настройка зарядного устройства

Без нагрузки подстройкой R5 убедиться, что напряжение на выходе плавно регулируется около значения в 14 Вольт. Подгонкой R7, R8 добиться зажигания D6 при напряжении 14…14,2 Вольт. На печатной плате предусмотрено место для подключения SMD резисторов параллельно R7, R8 для их подгонки. При указанных на схеме номиналах, подстройка не потребовалась.

Затем подстройкой R5 установить на выходе напряжение 14,4…14,5 Вольт. Подключить нагрузку, например, 20 Ом и убедиться, что ток в нагрузке примерно 300 мА. Закоротить ненадолго выход и убедиться, что оба диода гаснут, а предохранитель не перегорает.
Без нагрузки должны светиться оба светодиода, при подключении аккумулятора красный светодиод гаснет.
Если цепь заряда оборвана или аккумулятор заряжен полностью, красный светодиод не гаснет.

Подключить аккумулятор, убедиться, что красный светодиод гаснет и зарядка проходит нормально. При приближении к полной зарядке красный диод должен загореться. Проконтролировать напряжение на полностью заряженной батарее и, при необходимости, подкорректировать резистором R5 выходное напряжение. Если напряжение заметно отличается от нормы, батарея неисправна. Надо проконтролировать состояние всех элементов батареи и заменить неисправный.

↑ Выбор радиатора

Размеры теплоотвода зависят от разницы между входным и выходным напряжением и тока стабилизации, поэтому желательно не завышать напряжение вторичной обмотки трансформатора, излишнее напряжение приводит к перегреву. На фото показан настроечный радиатор, он будет заменен на пластину «по месту».
Корпус не делался т. к. это проблема заказчика. При его изготовлении надо обеспечить хорошую вентиляцию.

↑ Заключение

Устройство позволяет изменять зарядный ток до 1,5 А. Надо следить, чтобы тепловая мощность КР142ЕН12 (LM317) не была превышена. Напряжение аккумуляторной батареи может быть 6, 12, 18, 24 Вольта. При этом может понадобиться замена некоторых резисторов и дополнительная настройка.

Для изменения зарядного тока при одном напряжении удобно подключать шунты параллельно R2 через переключатель.

При настройке и испытаниях заряжалась батарея из десяти никель-кадмиевых элементов емкостью 7 А-час. Время зарядки пропорционально увеличилось, но батарея зарядилась полностью.

↑ Файлы

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector