Автомобильное пусковое устройство — бустер

Автомобильное пусковое устройство, более известное как бустер автомобильный. Оно сегодня становится всё более популярным среди водителей. Этот компактный и удобный прибор позволяет быстро и эффективно запускать автомобили с разряженной батареей, что может быть особенно полезно в холодную погоду или в ситуациях, когда рядом нет возможности воспользоваться помощью других водителей.

При выборе готового бустера для легкового автомобиля достаточно устройства с пусковым током в пределах 400-600 А. В то же время создание бустера для автомобиля своими руками — это интересный и полезный проект, который может пригодиться каждому автолюбителю. При этом дополнительно существенно снижаются материальные издержки.

Бустер автомобильный отличается портативностью, так как в нем используются литиевые аккумуляторы. Тогда больше не нужно будет искать помощника, который бы согласился «прикурить» вашу машину, или тратить время на ожидание эвакуатора. Самодельные пусковые устройства на основе кислотного аккумулятора или трансформатора на 220 В громоздкие и применяются преимущественно в стационарных условиях.

Содержание

• Бустер своими руками для авто
•             Бустер автомобильный — конструктивные детали
•             Применение литиевых аккумуляторов
•             Бустер автомобильный — сборка батареи
• Пусковое устройство своими руками
• Бустер автомобильный — тиристорное пусковое устройство
• Заключение

Бустер своими руками для авто

Как ранее отмечалось автомобильное пусковое устройство в общем случае предназначено для увеличения мощности аккумулятора. Оно оказывается бесценным помощником, когда по какой-либо причине запаса энергии штатной аккумуляторной батареи автомобиля недостаточно, чтобы запустить стартер, например, в холодные сезоны или при длительном хранении автомобиля.

Бустер своими руками для авто, как и промышленные модели, в качестве основного элемента содержит аккумуляторную батарею из литий-ионных аккумуляторных банок типа 18650. Их преимущество в том, что они при небольших габаритах имеют большую емкость и способны отдавать большой ток. По этой причине бустер автомобильный, как электрокары, беспроводные электроинструменты и прочие механизмы получили мощный толчок в своем развитии.

Бустер автомобильный — конструктивные детали

Главная особенность автомобильного пускового устройства в том, чтобы на его выходе присутствовал ток для низкоомных обмоток стартера. Отсюда следует, что, в отличие, например, от ноутбука, бустер автомобильный должен содержать высокотоковые литиевые элементы с током отдачи не менее 20 А. Здесь же следует отметить, что изменение температуры и процесс заряд-разряда являются слабым их местом.

Вследствие этого не рекомендуется перегревать литиевые банки при сборке их в батарею. С этой целью уместно использовать точечную сварку или, в крайнем случае, мощный паяльник и элементы с уже припаянной никелевой лентой. Особенность процесса заряд-разряда заключается в том, чтобы все аккумуляторы в собранной батарее заряжались и разряжались одинаково. Нормальное протекание процесса обеспечивает плата защиты и балансировки BMS.

Итак, основные конструктивные детали автомобильного бустера включают:

• элементы (банки) типа 18650;
• плату защиты BMS 3S, рассчитанную на ток не ниже 40 А и напряжение до 12, 6 В;
• зарядное устройство с индикатором заряда;
• круглый разъем питания 5,5 мм х 2,1 мм для зарядки;
• индикатор заряда аккумулятора 3S 12,6 В;
• силовой штекерный разъем ХT60PW;
• зажимы-крокодил с встроенным диодом.

Кроме того, из вспомогательного оборудования и материалов нужно иметь:

• точечный сварочный аппарат или мощный паяльник с кислотным флюсом и припоем;
• никелевую ленту или толстый медный провод (медную шину);
• кабель AWG с силиконовой изоляцией;
• ЗУ для зарядки одиночных литиевых аккумуляторов;
• держатель аккумуляторов;
• термоусадочную трубку и пленку;
• армированный скотч и изоленту.

Применение литиевых аккумуляторов

В настоящее время во многих мобильных устройствах благодаря своей высокой энергоемкости и долговечности применение литиевых аккумуляторов не является чем-то особенным. Они используются  в ноутбуках, смартфонах, фотоаппаратах, видеокамерах, беспроводных электроинструментах, электрокарах, велосипедах и т.д. Однако, несмотря на свои явные преимущества батареи на их основе, как и все технические изделия, не отличаются долговечностью.

Нередко они заменяются новыми, а отказавшие аккумуляторные батареи попросту утилизируются или выставляются на продажу по низкой стоимости. Часто вследствие нарушений правил эксплуатации (попадание влаги, электрическое замыкание и прочее) у таких батарей выходят из строя печатные платы, а отдельные аккумуляторы являются исправными. Поэтому они могут быть с успехом повторно использованы в различных самодельных устройствах, из которых является таковым бустер автомобильный.

Литиевые батареи отличаются как по форме, размерам, так и по типу используемых аккумуляторов. Бустер автомобильный, как отмечалось, предполагает использование элементов типа 18650 с величиной тока отдачи не менее 20 А. Поэтому их можно извлечь с большой степенью вероятности из батарей от электроинструмента, электрокаров, велосипедах и аналогичных устройств.

Однако лучшим вариантом все-таки считается приобретение аккумуляторных элементов, не находившихся в эксплуатации, так как бустер автомобильный относится к устройствам с присущей им гарантией. В то же время, для сборки аккумуляторной батареи следует подбирать однотипные элементы с одинаковыми характеристиками и желательно из одной партии. Если же используются когда-то работавшие элементы, то важно перед сборкой самой батареи зарядить каждый аккумулятор в отдельности до одного и того же значения напряжения. 

Бустер автомобильный — сборка батареи

При выборе ячеек 18650 для сборки аккумуляторной батареи следует иметь в виду, что они включают два типа: Li-Ion и LiFePO4. Номинальное напряжение элементов первого типа составляет 3,7 В, а второго — 3,2 В. Эти значения очень важны, так как от них зависит количество последовательно соединенных банок для батареи с заданным напряжением. Так, например, для сборки батареи на 12 В потребуется 3 элемента 1 типа или 4 элемента 2 типа, соответствующие обозначения которых 3S1P или 4S1P.

Бустер автомобильный в обозначении аккумуляторной батареи содержит 4 знака. Первая цифра соответствует количеству последовательно соединенных банок, а вторая — количеству параллельно соединенных таких секций. Если первая цифра указывает номинальное напряжение батареи, то вторая цифра указывает на емкость собранной батареи. Так, например, аккумуляторная батарея 3S4P на элементах 1 типа имеет выходное напряжение 12 В и емкость 12 Ач, если емкость одного аккумулятора составляет 3 000 милиАч.

Примечание. Обозначение на банке LSD (Low Self Discharge) означает, что для нее допустим более высокий зарядный ток, то есть быстрая зарядка и более высокая удельная емкость.

Сборка батареи автомобильного бустера осуществляется путем выполнения следующих действий:

• 1. Собрать как мозайку из держателей для аккумуляторов (холдеров) две матрицы, но для большей надежности лучше использовать такие детали из пластика, созданные на 3D-принтере.
• 2. Приклеить по краям деталей полоски красного и черного цвета, чтобы различать плюсовую и минусовую шины.
• 3. Подобрать аккумуляторы с одинаковыми параметрами и разместить их на одной из деталей.
• 4. Разместить на плюсовых клеммах аккумуляторов кольцевые прокладки во избежание замыкания больших токов через поврежденную изоляцию на корпус.
• 5. Накрыть сверху аккумуляторные банки второй деталью.

Важно! Нормальная банка имеет внутренне сопротивление около 10 милиОм. Банки должны быть заряжены до одного уровня. Кроме того, аккумуляторы не перегреваются, а их соединение получается более надежным, если используется точечная сварка и никелевая лента.

• 6. Подготовить для соединения элементов медную шину, которую можно купить в магазине электротоваров, удалив с нее контактные отводы.
• 7. Можно использовать и никелевую ленту 0,15х8 мм, сечение которой лучше брать с запасом, а также толстый медный провод или гибкий провод AWG с силиконовой изоляцией.
• На заметку. Провод 12 AWG допускает пропускать ток до 45 А, пиковое значение которого может достигать 90 А.
• 8. Подготовить балансировочный разъем.

• 9. Соединить аккумуляторные банки и балансировочный разъем согласно схеме.

• 10. Для лужения аккумуляторов автомобильного бустера нанести каплю флюса и разогретым паяльником быстро залудить их контакты.
• 11. Удалить тщательно после лужения всех ячеек остатки флюса раствором пищевой соды в воде, например, с помощью ушной ватной палочки.
• 12. Обработать затем места пайки спиртом, чтобы не возникала коррозия.
• 13. Разместить медные силовые шины и приклеить их к каркасу батареи.
• 14. Соединить каждую ячейку с медной шиной посредством предохранителя из тонкой проволоки.
• Примечание. Бустер автомобильный предполагает пайку тонких проводов к медной шине, что не вызывает перегрев элемента и удобно при разборке батареи для ее ремонта, а также обеспечивается защита от короткого замыкания одной из банок.
• 15. Припаять силовые провода к разъему, надеть на них термоусадку и припаять к медным шинам: красный провод к «+», а черный к «-».

• 16. Выбрать место для платы BMS и залудить на ней контактные площадки.
• 17. Соединить контактные площадки платы BMS с элементами батареи согласно схемы, например, параллельно балансировочному разъему.
• 18. Измерить напряжение на выходных клеммах платы, величина которого должна быть близка к 12 В (зависит от уровня заряда элементов).
• 19. Установить разъем для зарядки батареи, например, непосредственно на плату BMS.
• 20. Припаять дискретный индикатор напряжения на вход платы BMS (красный провод к «+», а черный к «-»).
• 21. Изолировать сверху медные шины и надеть на батарею чехол из термоусадочной пленки.
• 22. Обработать пленочный чехол феном и закончить сборку батареи.

Примечание. Если термоусадочная пленка отсутствует, то после размещения всех разъемов на батарее ее можно обмотать несколькими слоями бумаги, сверху которой наложить армированный скотч.

На этом сборка батареи автомобильного бустера заканчивается и она принимает тот или иной вид в зависимости от использования прозрачной термоусадочной пленки или армированного скотча. Тогда остается только зарядить батарею, провести ее испытание и использовать по назначению.

Пусковое устройство своими руками

Каждый автомобилист хотя бы раз сталкивался с ситуацией, когда батарея его автомобиля отказывается работать в самый неподходящий момент. Это может произойти в любое время: холодным зимним утром, когда надо спешить на работу, или в летние выходные, когда предстоит поездка. В таких ситуациях пусковое устройство может оказать существенную помощь.

С появлением малогабаритных, но энергоемких источников питания бустер автомобильный в корне изменил отношение к традиционным и громоздким пусковым устройствам для автомобиля. Так, к примеру, устройству на основе трансформатора необходима сеть переменного тока. Если в гаражном боксе таковая отсутствует, то потребуется удлинительный силовой кабель.

Однако, тем не менее, пусковое устройство своими руками с использованием трансформатора в ряде случаев может быть незаменимым и оправданным. Во-первых, многие гаражи имеют доступ к электросети, что снимает проблему электропитания. Во-вторых, низкая стоимость составляющих устройства. Наконец, в нем используются доступные детали, которых немало осталось с прежних времен.

Одним из главных достоинств пускового устройства от 220 В является его высокая эффективность. Такие устройства способны быстро запустить двигатель автомобиля. Наряду с этим, порой при соответствующем доработке они в состоянии подзарядить низкоемкий аккумулятор в условиях постоянной эксплуатации.

Для запуска двигателя легкового автомобиля стартер потребляет начальный ток порядка 200 А, который потом уменьшается до 80 А. Пусковое устройство работает совместно с аккумулятором автомобиля. Тогда от него потребуется выходное напряжение не менее 12 В с током на выходе свыше 100 А, то есть его выходная мощность должна быть не менее 1,2 кВт.

В предлагаемой схеме простого пускового устройств используется мощный силовой трансформатор, два диода и выключатель.

Сетевое переменное напряжение 220 В поступает на первичную обмотку трансформатора Tr1. Вторичная обмотка имеет отвод от средины, и с нее снимается выходное напряжение на двухполупериодный выпрямитель. С выхода пускового устройства постоянное напряжение поступает одновременно на аккумулятор и стартер автомобиля.

В устройстве может использоваться любой трансформатор с номинальной мощностью не менее 800 Вт. Так, для трансформатора с сечением магнитопровода 37 см2 первичная обмотка может содержать 180 витков изолированного медного провода, например, ПВС диаметром 1,6 мм, а вторичная — 14+14 витков изолированного медного провода диаметром 8 мм.

Если имеется сердечник от ЛАТР (лабораторный трансформатор), то число витков первичной обмотки составит 265-295 (равномерно расположенные в 3 слоя с межслойной изоляцией). После намотки первичной обмотки следует проверить величину тока холостого хода (210-390 мА). Если значение больше, то число витков надо увеличить. При меньшем значении — уменьшить.

Вторичные обмотки наматываются одновременно (двумя проводами), например, типа ПВКВ с резиновой изоляцией, чем достигается их симметричность и одинаковые напряжения.

Диоды должны быть рассчитаны на пропускание прямого тока свыше 100 А, например, Д161-250 (250 А) или от сварочного трансформатора и устанавливаться на радиаторы (корпус устройства). Выключатель S1 должен выдерживать ток не менее 5 А на группу, например, типа Т3. Выходные проводники устройства должны быть короткими, оборудованы крокодилами и иметь диаметр не менее 10 мм.

 Примечание. При незначительной доработке представленное пусковое устройство можно использовать также для зарядки аккумулятора.

Бустер автомобильный — тиристорное пусковое устройство

Пусковые устройства для автомобиля на основе трансформатора не отличаются сложностью, но с их помощью можно получить большой ток на выходе.  Автомобильное тиристорное пусковое устройство может быть собрано по двухполупериодной или мостовой схеме. Во втором варианте при подборе тиристоров следует обратить внимание на то, что они должны быт в 2 раза мощнее.

Особенность предлагаемого варианта заключается в том, что при подключении к аккумулятору оно включается автоматически только на этапе включения стартера. Его отключение также осуществляется автоматически, когда двигатель автомобиля начинает работать. Эти операции осуществляются тиристорами с помощью управляющих элементов.

Как и в ранее рассмотренной схеме трансформатор может использоваться любой подходящей мощности с выходным напряжением 15-18 В. Если используется мостовая схема выпрямителя, то сечение проводов вторичной обмотки увеличивается вдвое. Используемый тип тиристоров не имеет значения, но, чтобы они были рассчитаны на ток не ниже 80 А или 160 А с мостовым выпрямителем.

Так, например, в обозначениях отечественных тиристоров второе число обычно указывает на ток, например, Т-15-80 или Т-15-160. В обозначениях зарубежных тиристоров также может содержаться информация о номинальном токе и напряжении, к примеру, Semicron SKT80/08C — 80 А и 800 В.

При выборе подходящих диодов можно ориентироваться на толщину проводника, выходящего из него. Диоды КД105 можно заменить любыми с прямым током не менее 0,3 А (Д226, Д237, КД202 и др.). Вместо стабилитрона Д814А можно использовать также любой со стабилизирующим напряжение порядка 8 В (Д808, 2С180, КС182 и т.д.

Аналоги транзисторов: для КТ3107 — КТ361; для КТ816 — КТ814, П214, КТ818, КТ825, КТ973. Резисторы — любой мощности, кроме управляющих тиристорами. Участки схемы, выделенные утолщенными линиями, выполняются проводниками диаметром не менее 8 мм, так как они пропускают большой пусковой ток.

Заключение

Таким образом, бустер автомобильный, как и другое автомобильное пусковое устройство — это не просто прихоть, а практичное и полезное изделие, которое может выручить в самые неожиданные моменты.

Важно помнить, что создание самодельного пускового устройства, наряду с экономией, потребует внимательности и аккуратности, особенно в отношении электрических соединений. Неправильное подключение может привести к коротким замыканиям или даже повреждению электроники автомобиля.

Как часто приходилось вам сталкиваться с разряженным аккумулятором автомобиля? Оставляйте в комментариях свое мнение, советы и полученную практику в этом вопросе. Не забудьте поделиться информацией в социальных сетях!