Разрядное устройство для автомобильного аккумулятора

Нужно ли разряжать аккумулятор ?

Чтобы автомобильный аккумулятор работал дольше, а также для определения остаточной емкости и восстановления, его надо периодически полностью разряжать.

Представленное здесь разрядное устройство позволяет производить измерение емкости аккумуляторов, как новых так и Б/У. Описание принципа работы схемы разрядки аккумулятора в конце страницы.

А сначала немного «теории»:

Срок службы батареи зависит от условий ее эксплуатации и определяется не годами или месяцами работы, а количеством циклов заряд-разряд. Количество этих циклов уменьшается с увеличением глубины разряда батареи и времени пребывания ее в разряженном состоянии. Нахождение АКБ в разряженном или слабо заряженном состоянии вызывает необратимые последствия и снижает срок ее службы. Срок службы аккумуляторов в годах – значение очень приблизительное, рассчитанное для «тепличных» условий работы. В рекламе может быть написано, что срок службы аккумуляторов составляет 10 лет, но не указано, что этот срок будет реальным при пяти циклах заряда-разряда в месяц и глубине разряда 30-40%. Надо также учитывать, что в процессе работы уменьшается емкость аккумулятора. Признаками окончания срока службы аккумулятора являются уменьшение времени заряда (быстрый рост напряжения) и быстрый разряд. Характеристики АКБ производители дают при температуре 20 — 25 °С. При эксплуатации за рамками этих температур характеристики меняются в худшую сторону.

В настоящее время существует большое количество типов батарей имеющих свои зарядно-разрядные характеристики, но подавляющее большинство типов автомобильных аккумуляторов считается полностью разряженными, когда напряжение на нагрузке упадет до 10,2 вольта – по 1,7 вольта на каждой банке.

Таким образом, конечное напряжение автомобильной АКБ, как правило, равно 1,7 Вольт на элемент и для 12-ти вольтовой автомобильной батареи составляет 10,2 вольта; для 6-ти вольтовой — 5,1В; для 24-х вольтовой — 20,4В. Максимальное напряжение кислотных АКБ должно быть 2,5 В на элемент, 15 В для 12-ти вольтовой батареи.

На степень заряженности влияет множество факторов, и точно ее могут определить только специальные разрядные устройства с встроенным микропроцессорным контроллером.

В промышленных разрядно-диагностических устройствах рекомендуют токи разряда, составляющие одну пятую часть от номинальной емкости АКБ (получается делением емкости батареи на 5): Пример: при емкости 60 Ач, рекомендуемый ток разряда = 12 А. Такие устройства с микропроцессорными контроллерами имеют расширенные функции по восстановлению и проверке работоспособности АКБ.

Самый простой, но очень приблизительный метод определения степени заряженности «не убитого» стартерного аккумулятора с жидким электролитом состоит в измерении цифровым вольтметром напряжения на клеммах аккумулятора. Измерение производят после выдержки отключенной от всех нагрузок АКБ не менее двух -трех часов: 100% — 12.70 Вольт; 80% — 12.46V; 60% — 12.28V; 50% — 12.20 V; 40% — 12.12; 30% — 12.04; 20% — 11.98; 10% — 11.94 Вольт.

Самый простой вариант разрядки в домашних условиях – это подключение к аккумулятору вольтметра и нагрузки. В качестве нагрузки используют 3-5 автомобильных ламп накаливания указателя поворотов мощностью 21 Вт включенных параллельно, либо одну ближнего света на 55-60 Вт. Купить такие лампы пока-что можно очень дешево, ипользуя самые неходовые, например двухспиральные 21+5(4) Ватт.

Перед разрядкой аккумулятор надо зарядить.

Внимание! Подключенные к аккумулятору лампы имеют высокую температуру, что может привести к ожогам или оплавлению окружающих предметов.

Лампы размещают на диэлектрической поверхности с низкой теплопроводностью, например на кафельной плитке.

При использовании в качестве нагрузки трех ламп на 21 ватт, включенных параллельно средний ток разряда составляет 4,5 А, для четырех ламп средний ток составит 6А. Теперь самое главное не пропустить момент, когда показания на вольтметре достигнут 10,2 – 10, 5 вольт, а это значит, что аккумулятор разряжен полностью – надо быстро отключить нагрузку и подключить его к зарядному устройству.

Если засечь время от начала разряда до конечного напряжения, то можно рассчитать емкость аккумулятора , умножив время (в часах) на средний ток разряда (в амперах).

Главный недостаток такого способа разряда в необходимости постоянного контроля показаний вольтметра: в конце разряда напряжение на АКБ уменьшается очень быстро и, если пропустить момент отключения, то можно «убить» аккумулятор. Поэтому и было сделано это простое автоматическое разрядное устройство, которое отключает нагрузку при полном разряде и фиксирует время разряда. Остается умножить время на средний ток и реальная емкость АКБ известна. Есть, конечно, один ньюанс: аккумулятор заряжен не полностью (зависит от зарядного устройства) и расчетная емкость будет ниже фактической. Поэтому после зарядки лучше измерить плотность электролита (при темрературе 20-25 градусов). Эта процедура должна производиться с особой аккуратностью и не пригодна для необслуживаемых АКБ. Напряжение заряженной ячейки в состоянии покоя в разомкнутой цепи при плотности 1,26 кг/дмз составляет 2,1В.

Описание схемы, конструкция и настройка разрядного устройства для аккумуляторов

Схема собрана на макетной плате.

R1 – 1…4k7; R2 – 2k; R3 – 1k; R4 – 430; R5 – 100; R6 – 560; R7 – 3k9; C1, C2 – 0,1…0,33; K1 – CMA3 12VDC (792H) 30A; K2 – РГК15.3 (5-6v); DA1 – 7806; DA2 – LM324A; VT1 – кт972А. Вместо реле К2 можно поставить любое маломощное реле на 12 Вольт, подключив его параллельно нагрузке.

В качестве таймера разряда можно использовать любой кварцевый электро-механический будильник или настенные часы с питанием от батарейки АА. Для этого надо подключить маломощное реле на 12 вольт и контактом разрывать питание электромеханических часов, предварительно установив стрелки на 12 часов. После полного разряда реле отключится, часы остановятся и покажут время разряда. Контакт реле К2 с помощью проводов припаивается к кусочку двухстороннего стеклотекстолита, на одной стороне которого сделана фаска, чтобы его легко можно было вставить между батарейкой и контактом в часах.

Rн — две автомобильные лампы накаливания: одна на 55Вт, другая на 21Вт. Лампа на 21 Вт включена постоянно и ипользуется для тренировки и определения емкости аккумуляторов от ИБП на 12 вольт емкостью 7-12 A/h, а лампа на 55Вт подключается тумблером, средний ток разряда составляет 6 А и в таком режиме происходит диагностика и восстановление АКБ емкостью 55-75 Ампер-часов.

Кнопка S1 служит для запуска процесса разряда, цепочка R1 — VD1 нужна для настройки разрядного устройства от маломощного регулируемого источника питания при отключенных нагрузочных лампах. Стабилизатор DA1 служит для создания опорного напряжения, питания компаратора DA2 и реле K2. Делители напряжения R2 – R3 и R4 – R5 – R6 определяют порог отключения нагрузки от аккумулятора. Транзистор VT1 — ключ включения/отключения реле К1. Компаратор DA2 управляет включением/отключением нагрузки при заданном напряжении (10,2В) на аккумуляторе. На делителе R2-R3 напряжение в три раза меньше напряжения на аккумуляторе, то есть при Uakk = 10,2 V напряжение на выводе 12 DA2 составляет 3,4 вольта и это пороговое напряжение нужно выставить с помощью R5 на выводе 13 DA2.

Сделать стабилизатор тока разряда не составляет технических трудностей, но для тренировки АКБ и определения емкости с погрешностью 10% достаточно мощность ламп нагрузки разделить на 12 вольт и умножить на 0,9. Это будет средний ток разряда, который надо умножить на время разряда. Так, для данного устройства, мощность ламп составляет 76Вт, ток при 12 В будет 6,33 А, плюс ток, потребляемый схемой (в основном обмотка К1) порядка 0,2 А. 6,53 В умножаем на 0,9 и получаем 5,87 А. При времени разряда 10 часов емкость аккумулятора 58,7 А/час, при времени 6 часов — около 35 А/часов.

Для настройки необходим цифровой мультиметр и регулируемый источник постоянного напряжения

Процесс настройки заключается в следующем:

Параллельно кнопке и контакту реле К1 подключается тумблер или устанавливается перемычка,
Схема с отключенными лампами нагрузки подключается к регулируемому стабилизированному блоку с выходным током > 0,3A. В таком варианте основным потребителем является обмотка реле К1 с током потребления 0,15…0,25 А в зависимости от типа.
К выходу БП подключается цифровой мультиметр и выставляется напряжение 10,2 вольта. Резистором R5 достигается срабатывание реле.
После этого напряжение БП многократно изменяется в диапазоне 9 -11 вольт и резистором R5 порог срабатывания подгоняется до 10,2 В +/- 0,1В. Далее тумблер или перемычка удаляются, на БП устанавливается напряжение 12В, нажатие на кнопку должно включить реле. Медленно уменьшая напряжение, убедитесь, что отключение реле К1 происходит при напряжении 10,2 вольта. Теперь подключите лампы к схеме.

Схема регулируемого блока питания собрана на LM317T в стандартном включении. Единственное отличие – два переменных резистора, один для грубой, другой для точной регулировки напряжения. Резистор номиналом 680 Ом устанавливают в среднее положение, резистором 6,8 кОм выставляется напряжение 10,2 вольта. При этом напряжении диапазон регулировки «точного» резистора +/- 1,3 вольта.

Порядок работы с устройством
1) Замерьте напряжение на АКБ. Если напряжение меньше 11 вольт, произведите подзарядку.
2) Установите стрелки электромеханических часов на 12:00
3) Подключите аккумулятор к разрядому устройству соблюдая полярность.
4) Нажмите кнопку «Старт». Загорится светодиод и нагрузочные лампы.
5) Разряд прекратиться, когда напряжение АКБ достигнет конечной величины.
Следует знать, что напряжение разряженной батареи будет возрастать после отключения нагрузки, поэтому при нажатии кнопки старт через некоторое время после автоматического отключения разрядка опять сработает, но будет продолжаться очень короткое время.
6) Разрядка может быть временно приостановлена отключением одной из клемм.
7) После первого цикла разряда произведите полный заряд АКБ током, величиной 1/10 емкости аккумулятора.
8)Перед началом контрольного разряда температура электролита должна быть в пределах 18…27°С.
9) Повторите пункты 2), 3), 4)
10) После прекращения разряда определите фактическую емкость АКБ перемножением среднего тока нагрузки на время разряда.
11) Обязательно произведите полный заряд!!
Окончательный полный заряд автомобильных батарей производится нормальным зарядным током с соблюдением всех правил, с доводкой плотности электролита в конце заряда.
Если фактическая емкость аккумулятора менее 50%, чем заявленная производителем, будьте готовы к замене аккумулятора

Разрядка автомобильного аккумулятора: как правильно выполнить

Ситуации, когда возникает необходимость в разрядке источника энергии в авто, встречаются нечасто. В основном это связано с восстановлением работоспособности изделия после её сильной потери. С первого взгляда кажется, здесь нет ничего сложного. Однако это не совсем верно: процедуру требуется контролировать, не допуская снижения напряжения ниже заданного уровня. По его достижении разрядку нужно остановить или она прекратится автоматически в соответствии с установленной изначально программой. Если процесс не контролировать и не знать о правилах, как разрядить аккумулятор автомобиля, всё может окончиться печально: АКБ частично потеряет ёмкость, которую уже нельзя будет восстановить. Особенно к полной потере работоспособности чувствительны батареи с кальциевыми электродами.

Зачем разряжать аккумулятор автомобиля

Надобность в процедуре может возникнуть, например, для так называемого тренировочного заряда-разряда. Такую операцию рекомендуется осуществлять ежегодно (лучше перед наступлением холодов). Результатом будет увеличение эксплуатационного ресурса источника тока. Ещё одна причина заняться разрядом батареи – желание узнать конкретную её ёмкость. Изначально АКБ заряжают на 100 %, а потом подвергают разрядке, отмечая время процесса. В итоге виден результат, показывающий реальное состояние батареи в виде ёмкости на данный момент.

Каким током нужно разряжать АКБ автомобиля, не повредив его?

Оптимальное значение – 5 А. Не рекомендуется вести разрядку аккумулятора более сильным током, это отрицательно сказывается на долговечности пластин-электродов. Сначала нужно определить напряжение на клеммах батареи с помощью прибора. Далее проводите тестирование каждые 4 часа. Как только вольтаж упадёт до 11 В, контролируйте прибор каждые 15 минут. При появлении значения 10,5–10,9 В разряд прекратите и снимите провода с клемм АКБ.

Определение ёмкости путём разряда

Если вы разряжаете батарею с изначальной (заводской) ёмкостью 60 А*ч, а время разряда при токе в 5 А составило 6 часов, то реальное состояние АКБ можно рассчитать по формуле Q = 5х6, то есть 30 А*ч. Очевидно, что в данном случае половина ёмкости потеряна.

Что можно использовать в качестве нагрузки?

Самый простой вариант – автомобильная лампа на 60 Вт. Есть и более сложные примеры, чем разрядить автомобильный аккумулятор. Если найдёте мощный реостат, способный держать 5 и более ампер, подойдёт и он. Включаете его в цепь вместе с амперметром последовательно. Вольтметр подключается параллельно контактам батареи. Теперь, двигая ручку реостата, устанавливаете требуемый ток и одновременно наблюдайте за напряжением. За какое время разряжается аккумулятор автомобиля? Всё зависит от типа АКБ, ёмкости. Обычно это 6–10 часов. Ниже представлена электрическая принципиальная схема данного способа разрядки:

Ещё один способ заключается в использовании вольтметра. Прибор просто подключается к батарее, а вы наблюдаете по его шкале или дисплею за падением напряжения. Процесс это продолжительный, поэтому при выборе данного метода предпочтение стоит отдать специальному мощному ремонтному тестеру.

И, наконец, самый надёжный метод – применение многофункционального зарядного устройства (например, iMAX B6). С его помощью можно смело разряжать батареи любого типа. Всё происходит в автоматическом режиме. От вас требуется только в начале процесса задать программу разряда: ток, напряжение. Процедура закончится автоматически: устройство подаст сигнал. Кстати, этим же ЗУ можно зарядить батарею. Многие задаются вопросом «Как быстро разрядить аккумулятор автомобиля?». Да, можно подключить более мощную нагрузку, процесс пойдёт быстрее, но тогда срок службы изделия наверняка уменьшится.

Разряд батареи без снятия её с автомобиля

Довольно простой метод. При наличии на приборной панели вольтметра дополнительно никаких приборов не понадобится. Алгоритм действий:

1. Заглушите мотор.
2. Задействуйте энергопотребители: дальний свет, обогрев стекла, отопитель.
3. Наблюдайте за падением напряжения через бортовой вольтметр или отдельный тестер.
4. При уменьшении вольтажа до 10,9 В процесс остановите.

Разряд подручными средствами вне автомобиля

Если батарея разряжается вне машины, лучший вариант получения искомого тока в 5 А – использование автомобильной лампы мощностью 60–65 Вт. Но сначала потребуется измерить плотность электролита, которая должна находиться в диапазоне 1,27–1,29. После проверки подключите лампу параллельно контактам аккумулятора и к ним же прикрепите щупы мультиметра, установленного в режим измерения напряжения с верхним пределом в 20 В. Контролируйте процесс, как описано выше, пока напряжение не снизится до 10,9 В. Учтите, что нагрузочная лампочка будет нагреваться, поэтому под неё положите какой-либо негорючий материал.

Как понять, что автомобильный аккумулятор разряжен полностью?

Определить можно по напряжению на контактах батареи. Оно будет находиться в диапазоне 10,3–10,9 В. Если у вас обслуживаемая АКБ, то убедиться в полном разряде можно и по плотности электролита, которая будет меньше стандартного значения в 1,27 г/куб. см (ориентировочно 1,11–1,13). После того как вы поняли, что батарея разряжена до требуемого состояния, её нужно как можно скорее поставить на зарядку: нежелательно держать аккумулятор разряженным длительное время – это может привести к необратимым химическим процессам и, как следствие, невосполнимой потере ёмкости.

Когда нужно начинать процесс заряда?

Это нужно делать, когда будут налицо все признаки, описанные в предыдущем абзаце. Как правильно восстанавливать работоспособность специально сильно разряженной батареи? Зарядка АКБ производится в штатном, обычном режиме. Сначала проконтролируйте плотность электролита. Она будет невысокой (так и должно быть на разряженной батарее): при напряжении 11,7 В – 1,11–1,13. Если батарея с авто не снималась, то перед процессом отключите все энергопотребители, а лучше всего снять оба провода с клемм аккумулятора. Если у вас бюджетное трансформаторное ЗУ, то выставьте ток в соответствии с ёмкостью АКБ: если, например, она 70 А*ч, то значение на амперметре должно соответствовать 7 А. На обслуживаемой батарее отверните пробки для свободного выхода газа. Дальнейшие действия:

1. При появлении в банках АКБ пузырьков остановите процесс на полчаса.
2. Как только батарея остынет, снова подключите ЗУ, но ток уменьшите в 10 раз.
3. Если раствор опять закипит, снова сделайте перерыв.
4. После окончания процедуры проверьте напряжение батареи (12,6–12,7 В) и плотность электролита (1,27).

Что в итоге

Как видно, разряд батареи, хоть и несложный, но не лишён некоторых нюансов. Конечно, лучший вариант – воспользоваться многофункциональным ЗУ, с помощью которого можно тут же и зарядить АКБ. Но если такого аппарата нет в вашем распоряжении, а вы знаете, как правильно разрядить аккумулятор, стоит воспользоваться и простыми способами: эффект будет не хуже, но процесс нужно постоянно контролировать.