Пуско-зарядные устройства для автомобильного аккумулятора: возможность диагностики и ремонта

Пуско-зарядное устройство (ПЗУ) – это универсальное приспособление, которое служит:

• Для запуска двигателя в холодное время года – альтернативная и надёжная замена несвоевременно севшей аккумуляторной батарее.
• Для восполнения заряда автомобильного аккумулятора.

Ремонт ПЗУ

Как и любое другое оборудование, ПЗУ способно в любой момент выйти из строя по ряду причин:

• неправильная эксплуатация;
• износ отдельных узлов и деталей;
• заводской брак;
• небрежность потребителя (короткое замыкание клемм между собой, несоблюдение полярности и др.).

Для восстановления функциональности пуско-зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов потребуется оперативный ремонт в сжатые сроки. Определить сложность восстановительных работ и возможные финансовые затраты позволит качественная диагностика.

Как правило, устройства профессионального типа требуют определённых знаний и навыков проведения аналогичных ремонтов, следовательно, в этом случае лучше довериться специалистам. ПЗУ простейшей сборки в конструктивном плане менее сложны, в связи с чем их ремонт в отдельных случаях можно осуществить самостоятельно.

Принцип работы ПЗУ

Все пуско-зарядные устройства можно поделить на четыре основных вида, каждое из которых работает, как описано ниже:

1. Трансформаторные вполне справляются со своим функционалом, но полностью зависимы от наличия источника электропитания. Они надёжны и долговечны, могут одновременно запустить двигатели нескольких транспортных средств. При этом внушительные габариты и немалый вес не позволяют отнести их к мобильному оборудованию. Они незаменимы для станций технического обслуживания и гаражей со значительным парком автотранспорта.
   Принцип их действия основан на конструктивном решении: трансформатор сначала понижает сетевое напряжение до значения, равного напряжению в бортовой сети автомобиля, затем выпрямляет его и подаёт на клеммы.
2. Импульсные – это более совершенный вариант, обладающий компактными размерами и доступной стоимостью. Но особенности конструкции приводят к многочисленным недостаткам в работе:
   • эксплуатация возможна исключительно при наличии источника электропитания;
   • весьма чувствительны к скачкам напряжения в сети;
   • при низких температурах наружного воздуха ощутимо снижается эффективность работы и её надёжность.

В связи с этим импульсные ПЗУ постепенно утрачивают свои позиции на рынке, уступая место приборам нового поколения.
Что касается принципа функционирования, то тут всё просто: благодаря встроенному инвертору высокой частоты ПЗУ на первоначальном этапе повышает частоту электрического тока, затем понижает и выпрямляет его. Таким образом, обеспечиваются необходимые параметры как для зарядки АКБ, так и для запуска двигателя.

Конденсаторные – хоть и относятся к ПЗУ, но их функционал ограничен пуском мотора. Работа их осуществляется за счёт импульса высокоёмких конденсаторов.

Аккумуляторные – самые современные универсальные устройства, модельный ряд которых постоянно совершенствуется и расширяется. Они мобильны, компактны и надёжны, одним словом, то, что нужно любому автомобилисту. Их удобно всегда иметь под рукой – занимают минимум места, а некоторые способны поместиться даже в кармане.

Исходя из названия понятно, что принцип их действия практически аналогичен автомобильной аккумуляторной батарее, только имеются конструктивные различия. ПЗУ этой разновидности нередко называют бустерами или джамп-стартерами за их способность быстро повышать напряжение. С точки зрения конструкции, это не что иное, как высокоёмкостная АКБ сухого типа.

Распространённые неисправности

Прежде чем говорить о ремонте пуско-зарядных устройств, следует рассмотреть их возможные неисправности. В свою очередь причина поломки зависит от конструктивных особенностей ПЗУ.

В настоящее время в основном используются аккумуляторные устройства, которые в зависимости от их назначения можно условно разделить на три группы:

Бытовые – бюджетный вариант удобного прибора для запуска легковых авто и подзарядки 12-вольтовых АКБ. Причину их поломки следует искать в основных конструктивных элементах:

1. Преобразующий трансформатор вышел из строя. Диагностировать неисправность позволит замер напряжения при помощи мультиметра – его отсутствие указывает на неработоспособность узла.
2. Диодный мост состоит из набора диодов, каждый из которых может утратить функциональность. Принцип действия моста заключается в пропускании тока лишь в одном направлении. Если же он проходит в обеих, то причина поломки в пробое одного или нескольких диодов; если ни в одном – возможен обрыв цепи.
3. Предохранитель – если питание отсутствует на одной или обеих клеммах, значит, прибор неисправен.
4. Амперметр проверяется следующим образом: при подключении прибора показания отсутствуют, соединение же его клемм между собой даёт напряжение. Это верный признак, что элемент не работает.

Универсальные – используются не только для транспортных средств, но и для другого оборудования. Это компактные приборы, в основе которых лежат высокоёмкие аккумуляторы.

• аккумулятор разрядился;
• истёк срок службы;
• неисправна электроника.

Профессиональные – мощные источники энергии стационарного типа, способные одновременно осуществлять запуск нескольких двигателей как легкового, так и грузового транспорта. Эти массивные устройства представляют собой твердотельную батарею повышенной ёмкости. Они функциональны, обладают современной защитой от переполюсовки и короткого замыкания.

• батарея вследствие каких-то причин утратила способность к восстановлению заряда;
• наступил износ аккумулятора;
• сбой в работе электроники.

Устранение неисправностей

Если вы используете бытовое пуско-зарядное устройство для аккумулятора авто, то выполнить ремонт незначительной поломки можно и самостоятельно.

Алгоритм действий при выявлении неисправности:

1. В трансформаторе – замена на новый или перемотка обмоток. При наличии опыта или необходимых знаний замену можно выполнить своими руками, а вот для перемотки потребуется специальное оборудование. Следовательно, в этом случае прямая дорога к специалистам.
2. В диодном мосте – при наличии тока путём диагностики каждого диода находят «пробитый» и на его место ставят исправный. При обрыве электрической цепи для её восстановления следует обратиться к профессионалам.
3. В предохранителе – замена на рабочий.
4. В амперметре – обычно требуется замена самого прибора, а не его отдельных элементов.

При эксплуатации универсальных и профессиональных ЗПУ, своими силами возможна только подзарядка аккумуляторной батареи. Диагностику и устранение других возможных причин поломки лучше доверить специалистам.

Заключение

Наиболее простыми в эксплуатации и удобными в ремонте являются бытовые аккумуляторные ПЗУ, но их функционал ограничен: только запуск двигателя и подзарядка автомобильной АКБ. С другой стороны, у них и цена вполне соответствующая.

Универсальное оборудование позволит поддерживать в дороге работоспособность ноутбука, смартфона и других современных гаджетов. Конечно, оно намного дороже простейших устройств, но и значительно функциональнее. Но ремонт таких ЗПУ может осуществить лишь профессионал.

Пусковое устройство для автомобиля ремонт своими руками

Недавно столкнулся с ситуацией — невозможно завести машину (дизельный мотор с кучей электроники VW passat b6, 2.0 TDI, BSG) ранним, морозным утром, в -14 ;( Думаю автомобилеводы с таким сталкивались, я же заводчик сего зверька неопытный, так что не был совсем подготовлен, да и не думал до этого, что такое случается.
В общем, с АКБ я разобрался и зарядил, но мысль о том, что такое может произойти в дальней поездке с семьей, либо когда нужно куда-то срочно ехать, а на гимнастику с АКБ нет времени, совсем не обрадовала и породила продолжительный скрежет подзаржавевших извилин в мозгу. Тем более когда разрядка повторилась (по видимому из-за не выключенного нештатного ГУ) уже при положительных температурах за бортом, скрежет в мозгу не давал спать даже соседям 😉
В общем, перерыл я инет и понял, что мне нужно: 1) Зарядник для АКБ. 2) Jump Starter.

Вот о втором пунке — jump starter-е и пойдет речь.

Перекопав инет, отзывы и предложения на просторах интернета и онлайн магазинах пришел к выводу, что китайцы дурят пусковыми токами и емкостями аккумуляторов, а если рассматривать что-то брендовое, то это стоит приличных денег. А по факту в принципе все девайсы, не зависимо от цвета, форм и «функционала» сводятся к тому, что внутри LiPo аккумуляторы, которые имея возможность отдать , хоть и кратковременно, но много тока, через блок защиты (не у всех моделей) в цепи между » авто крокодилами» и самими аккумуляторами, подключаются к севшему АКБ и «помогают» ему крутануть стартер. Вся остальная электроника этих jump starter-ов это зарядка с балансировкой (не у всех), и опция повербанка.
Ну вот тут я почти решился брать с Али подходящий мне по ёмкости, но обратил внимание на приписку по пусковому току и понял, что дизель это не бензин и токи пусковые сильно больше должны быть ( это относится и к самим АКБ). Ага, начал копать из чего делают девайсы китайцы и как дурят, и понял, что для моего движка весьма может быть мало того, что они заявляют как «вполне». А девайсы солидные, стоят приличных денег.
Учитывая, что я ранее упомянул о потребности покупки зарядник для АКБ (у мня своего нет). А так же то, что пользую различные аккумуляторы и давно хотел умную зарядку, решил :»А по чему бы не собрать простой jump starter на LiPo аккумуляторах и купить imax b6? Бюджет выходит сильно интересный учитывая возможность получить реальные пусковые токи под дизель!

Так вот теперь крик помощи к знатокам : «Стандартно» китайцы применяют в подобных устройствах LiPo 3S, что даёт нам 11.1 вольт. Что если взять 4S сборки ,тем самым получить 14.8 вольт? В бортовой сети это, как я понимаю допустимое напряжение? Стоит ли смотреть в направлении 4s или остановиться на 3s?

Аккумуляторы смотрел допустим 6000 мА/ч с показателями 50C/100C тока разрядки, что должно давать 300 ампер и 600 ампер в пике.
Нужно придумать ещё под эти токи защиту:
1) От переразряда
2) от переполюсовки и КЗ
3) отсекать lipo когда двигало заведется и генератор будет давать свои токи
4) защиту от перегрева

Конечно в перспективе получив работающий jump starter буду дорабатывать перефирией, как зарядка по usb смартфонов и иных девайсов, а так же ноутбука и иного оборудования работающего от 12вольт.

Простите если эта тема как-то где-то есть, но поискам по ключевым фразам на форуме я ничего не нашел, разве что частичное обсуждение элементов или частей из моих текущих задач. А хочется все в одном месте, да и в виде некого «пособия» для сделай сам , считаю весьма полезным.

В общем, спасибо за уделяемое время и жду помощи и советов. Топик буду редактировать по мере поступления «конструктивна», обсуждений а так же реализации сего.

Сообщение отредактировал ArtGlazov — 11.03.18, 23:18

Пусковое устройство для автомобиля своими руками: 4 работающие схемы ПЗУ

Ни один автомобилист не застрахован от проблем, связанных с разрядившимся аккумулятором. Завести транспортное средство бывает проблематично зимой. Для этих целей и служит пусковое устройство. В интернете очень много схем различных модификаций. Если есть знания в области радиотехники, то можно собрать из подручных радиодеталей пусковое устройство для автомобиля своими руками с функцией зарядки аккумуляторной батареи.

Общие сведения

Запустить двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в холодную пору года является большой проблемой. Кроме того, летом при севшем аккумуляторе это является достаточно сложной задачей. Причиной является аккумуляторная батарея. Ёмкость её зависит от срока службы и вязкости электролита. Состояние или консистенция электролита зависит от температуры окружающей среды.

При низкой температуре он густеет и замедляются химические реакции, необходимые для питания стартера (ток уменьшается). АКБ очень часто выходят из строя зимой, так как автомобилю очень тяжело запуститься, при этом расходуется больше тока, чем в летний период. Для решения этой проблемы применяются автомобильные пуско-зарядные устройства (ПЗУ).

Не знаете, как сделать лебедку из стартера своими руками? Обязательно прочитайте подробный и очень интересный материал нашего эксперта.

Также советуем прочитать статью нашего специалиста, в которой подробно рассказывается о том, как производить ремонт стартера своими руками.

Классификация пуско-зарядных устройств

Несмотря на похожие функции по запуску ДВС, ПЗУ бывают нескольких видов по исполнению и механизму.

• трансформаторные;
• аккумуляторные;
• конденсаторные;
• импульсные.

Существуют также и заводские модели, среди которых нужно выбрать ПЗУ, запускающиеся без аккумулятора и работающего стабильно даже при сильном морозе.

На выходе каждого из них получается ток определённого значения и напряжение (U) 12 или 24 В (зависит от модели устройства).

Наиболее популярны трансформаторные ПЗУ, благодаря своей надёжности и ремонтоспособности. Однако и среди других видов есть достойные модели.

Трансформаторный тип

Принцип работы трансформаторных ПЗУ очень прост. Трансформатор преобразует сетевое U в пониженное переменное, которое выпрямляется диодным мостом. После диодного моста постоянный ток с пульсирующими амплитудными составляющими сглаживается конденсаторным фильтром. После фильтра происходит увеличение номинала тока при помощи различного рода усилителей, выполненных на транзисторах, тиристорах и других элементах. Основными преимуществами ПЗУ трансформаторного типа являются следующие:

• надёжность;
• высокая мощность;
• запуск авто в случае, если аккумулятор является «мёртвым»;
• простое устройство;
• регулирование значений U и силы тока (I).

Недостатками являются его габариты и вес. Если нет возможности купить, то нужно собрать пуско-зарядное устройство для автомобиля своими руками. Трансформаторный тип имеет достаточно простое устройство (схема 1).

Схема 1 — Самодельное пусковое устройство для автомобиля.

Для изготовления пуско-зарядного устройства своими руками, схема которого включает в себя трансформатор и выпрямитель, нужно найти радиодетали или приобрести в специализированном магазине. Основные требования к трансформатору:

• мощность (P): 1,3−1,6 кВт;
• U = 12−24 В (зависит от транспортного средства);
• ток II обмотки: 100−200 А (стартер при вращении коленвала потребляет около 100 А);
• площадь (S) магнитопровода: 37 кв. см;
• диаметры провода I и II обмоток: 2 и 10 кв. мм;
• количество витков II обмотки подбирается при расчете.

Диоды подбираются согласно справочной литературе. Они должны быть рассчитаны на большой I и обратное U > 50 В (Д161-Д250).

Если нет возможности найти мощный трансформатор, то схему простого пуско-зарядного автомобильного устройства придется усложнить добавлением каскада усилителя на тиристоре и транзисторах (схема 2).

Схема 2 — Пуско-зарядное своими руками с усилителем мощности.

Принцип работы ПЗУ с усилителем достаточно прост. Его нужно подсоединить к клеммам аккумулятора. Если заряд АКБ нормальный, то U не поступает с ПЗУ. Однако если АКБ разряжен, то открывается переход тиристора и электрооборудование питается от ПЗУ. Если U увеличивается до 12/24 В, то тиристоры закрываются (устройство отключается). Существует два вида тиристорных трансформаторных ПЗУ:

При двуполупериодной схеме изготовления нужно выбирать тиристор около 80 А, а при мостовой от 160 и выше. Диоды нужно выбирать с учётом тока от 100 до 200 А. Транзистор КТ3107 возможно заменить на КТ361 или другой аналог с такими же характеристиками (можно и мощнее). Резисторы, находящиеся в управляющей цепи тиристора, должны быть мощностью не менее 1 Вт.

Бустеры и конденсаторные

ПЗУ аккумуляторного типа называются бустерами и представляют переносные АКБ, работающие по принципу блока переносного зарядного устройства. Они бывают бытовыми и профессиональными. Основное отличие в количестве встроенных элементов питания. Бытовые имеют ёмкость, достаточную для запуска авто с севшим аккумулятором. Им можно запитать только одну единицу техники. Профессиональные обладают большой ёмкостью и служат для запуска не одного авто, а нескольких.

Конденсаторные имеют очень сложную схему исполнения, и, следовательно, их невыгодно делать самостоятельно. Основная часть схемы является конденсаторным блоком. Стоят такие модели дорого, но являются портативным ПЗУ, способными запустить стартер даже со «сдохшим» аккумулятором. Частое использование приводит к очень быстрому износу аккумулятора, если он новый. Наибольшую популярность среди всех моделей получили Berkut (рисунок 1) с пусковыми токами 300, 360, 820 А. Принцип работы устройства заключается в быстрой разрядке конденсаторного блока и этого времени хватает для запуска ДВС.

Устройства на основе импульсных БП

Ещё одним вариантом является ПЗУ импульсного типа (схема 3). Это устройство способно генерировать токи до 100 и более ампер (зависит от элементарной базы). ПЗУ представляет импульсный источник питания с задающим генератором на микросхеме IR2153, выход которого выполнен в виде обыкновенного повторителя на базе BD139/140 или его аналога. В импульсном БП (далее ИБП) применяются мощные транзисторные ключи типа 20N60 с током 90 А и максимальным U = 600 В. В схеме присутствует также выпрямитель однополярного типа с мощными диодами.

Схема 3 — Пусковое устройство для автомобиля портативное своими руками с возможностью зарядки аккумулятора.

При подключении в сеть через цепь «R1 — R2 — R3 — диодный мост» происходит зарядка электролитических конденсаторов C1 и C2 , ёмкость которых прямо пропорционально зависит от мощности ИБП (2 мк на 1 Вт). Они должны быть рассчитаны на U = 400 В. Через R5 поступает напряжение для генератора импульсов, которое растёт с течением времени на конденсаторах и U на микросхеме. Если оно доходит до 11 — 13 В, то микросхема начинает генерировать импульсы для управления транзисторами. При этом появляется U на II обмотках трансформатора и открывается составной транзистор, подается питание на обмотку реле, которое плавно запустит стартер. Время срабатывания реле подбирается конденсатором.

Пример расчёта

Для грамотного изготовления ПЗУ нужно произвести его расчёт. За основу берётся трансформаторный тип устройства. Ток АКБ в режиме запуска составляет I_ст = 3 * С_б (С_б — ёмкость АКБ в А*ч). Рабочее U на «банке» составляет 1,74 — 1,77 В, следовательно, для 6 банок: U_б = 6 * 1,76 = 10,56 В. Для расчёта мощности, потребляемой стартером, например, для 6СТ-60 с ёмкостью в 60 А: Р_с = U_б * I = U_б * 3 * С = 10,56 * 3 * 60 = 1 900,8 Вт. Если собрать устройство по этим параметрам, то получится следующее:

1. Работа осуществляется вместе со штатной АКБ.
2. Для запуска нужно подзаряжать АКБ в течение 12 — 25 секунд.
3. Стартер крутится с этим устройством 4 — 6 секунд. Если запустить не получилось, то придётся повторять процедуру заново. Этот процесс оказывает отрицательное воздействие на стартер (значительно нагреваются обмотки) и срок службы АКБ.

Устройство должно быть намного мощнее (рисунок 1), так как ток трансформатора находится в диапазоне 17 — 22 А. При таком потреблении происходит падение U на 13 — 25 В, следовательно, сетевое U = 200 В, а не 220 В.

Рисунок 2 — Схематическое изображение ПЗУ.

Принципиальная электрическая схема состоит из мощного трансформатора и выпрямителя.

Исходя из новых расчётов для ПЗУ необходим трансформатор, мощность которого составляет около 4 кВт. При такой мощности обеспечивается частота вращения коленвала:

• карбюраторные: 35 — 55 оборотов в минуту;
• дизельные: 75 — 135 об/мин.

Для изготовления понижающего трансформатора желательно использовать тороидальный сердечник от старого мощного электродвигателя большой мощности. Плотность тока в трансформаторных обмотках составляет примерно 4 — 6 А/кв. мм. Площадь сердечника (железняка) рассчитывается по формуле: S_тр = a * b = 20 * 135 = 2 700 кв. мм. Если за основу взят другой магнитопровод, то нужно найти в интернете примеры расчёта трансформатора с этой формой железняка. Для расчёта количества витков:

1. T = 30/S_тр.
2. Для I обмотки: n₁ = 220 * T = 220 * 30/27 = 244. Мотается проводом диаметра 2,21 мм.
3. Для II: W₂ = W₃ = 16 * T = 16 * 30/27 = 18 витков из алюминиевой шины с S = 36 кв. мм.

После намотки трансформатора необходимо включить его и измерить ток холостой работы. Его значение должно быть менее 3,2 А. При намотке нужно равномерно распределять витки по площади каркаса катушки. Если ток холостого хода выше нужного значения, то убирают или доматывают витки на I обмотке. Внимание: II обмотку трогать нельзя, так как это приведёт к снижению коэффициента полезного действия (КПД) трансформатора.

Выключатель следует выбирать со встроенной теплозащитой, использовать только диоды, рассчитанные на ток 25 — 50 А. Все соединения и провода укладываются аккуратно. Провода следует использовать минимальной длины и многожильные медные с сечением свыше 100 кв. мм. Длина провода имеет значение, так как на нём могут быть потери U около 2 — 3 В при запуске стартера. Соединитель со стартером сделать быстросъёмным. Кроме того, чтобы не перепутать полярность, нужно наметить провода («+» — красная изоляционная лента, а «-» — синяя).

ПЗУ должно запускаться на 5 — 10 секунд. Если используются мощные стартеры (свыше 2 кВт), то питание однофазной сети не подойдёт. В этом случае нужно переделать ПЗУ под трёхфазный вариант. Кроме того, возможно применение уже готовых трансформаторов, но они должны быть довольно мощными. Подробный расчёт трёхфазного трансформатора можно найти в справочной литературе или интернете.

Вывод

Таким образом, существует множество моделей пусковых устройств для автомобилей. Оптимальным является конденсаторный тип, однако его цена высока и позволить его себе может не каждый автолюбитель. Изготовить пуско-зарядное своими руками несложно благодаря простой схеме исполнения. Среди четырёх видов нужно обратить внимание на трансформаторные модели, так как именно они способны выдавать токи с высокими номиналами.