Пусковий павербанк для авто своїми руками: Li-ion 3S, LiFePO4 4S і суперконденсатори

чернетка — обговорюємо й дописуємо

⚠ Перш ніж починати. Батарея, яка крутить стартер, дає сотні ампер, а при короткому замиканні — тисячі. Затискачі, зведені разом, зварюються й розплавляються, а Li-ion, пошкоджений чи перегрітий, горить так, що його не загасити. Збирайте ізольованим інструментом, без каблучок і годинника, запобіжник ставте одразу біля батареї, а затискачі закривайте, поки пристрій не потрібен.

Скільки струму бере стартер

Стартер — найпотужніший споживач в авто: від 0,8 кВт на малому бензиновому двигуні до 3–4,5 кВт на великому дизелі. Але працює він секунди. У першу мить, поки якір стоїть, струм стрибає до кількасот ампер (це кидок), за десяті частки секунди падає і далі пульсує з кожним тактом стиску. Дизелю треба більше, ніж бензиновому двигуну того самого об'єму: у нього вищий ступінь стиску.

Бензинові двигуни, +20 °C:

Дизельні двигуни, +20 °C:

Числа — типові діапазони, а не вимір конкретного авто: їх оцінено за потужністю стартерів із каталогів виробників і звірено з опублікованими вимірами. Наприклад, на дизелях 6,2 л кидок виміряли 715–925 А, а прокручування — 280–460 А. Струм вашого авто залежить від стартера (звичайний чи з редуктором), масла, стану двигуна і самого акумулятора. На морозі масло густе, і струм прокручування росте в 1,5–2 рази — це остання колонка.

Приклад: бензинові двигуни 2,0 і 3,0 л

Як читати таблицю:

• Скільки елементів ставити паралельно, визначає струм прокручування, а не кидок. Сума тривалих струмів однієї паралелі (у P42A — близько 45 А на елемент) має бути не меншою за струм прокручування. Кидок триває десятки мілісекунд, і його покриває короткочасна віддача елементів.
• На морозі струм прокручування більший, а елементи віддають менше — тому для зими паралельних удвічі більше. Або тримайте павербанк у теплому салоні.
• LiPo: 200 А ÷ 10 А·год = 20C, 240 А ÷ 10 А·год = 24C; на корпусі беріть удвічі більше (розділ про «C»), тобто від 40C і від 50C.
• Енергії на пуск потрібно мізер: менше 1 % павербанка на 10 А·год. Складно лише віддати великий струм.

Секунди, а не хвилини

Енергії на один пуск потрібно зовсім мало: теплому бензиновому двигуну 1,6 л — менше за 1 Вт·год, дизелю 2,0 л разом зі свічками — близько 3 Вт·год. Павербанк 3S на 10 А·год вміщує близько 110 Вт·год, тобто вистачає на десятки спроб.

Складність не в енергії, а в струмі: батарея має кілька секунд віддавати 150–400 А і при цьому не просісти нижче ~9 В, інакше блоки керування перезавантажуються, а стартер крутить надто повільно. Тому для пускового пристрою головне — не ємність, а здатність елементів віддати великий струм. І тому невеликий павербанк справляється: він працює секунди, а не хвилини.

Між спробами робіть паузу 30–60 с: і стартер, і елементи за кілька секунд такого струму помітно гріються.

Частина 1. Li-ion 3S із зарядкою від USB-C

Компактний пристрій, який живе в багажнику чи бардачку й заряджається від зарядного пристрою телефона чи ноутбука. Так влаштовані майже всі готові пускові павербанки.

Чому 3S, а не 4S

• 3S за напругою схожий на свинцевий акумулятор під час пуску. Повний — 12,6 В, під стартером просідає до 9–10 В, як і свинцевий.
• 4S Li-ion — надто висока напруга. 16,8 В повного заряду електроніка авто тривало не розрахована; а поки затискачі з'єднані, бортова мережа сидить саме на цій напрузі, і генератор її не знизить.
• Але 3S не можна лишати під'єднаним до працюючого генератора. Генератор тримає 14,2–14,6 В (на деяких авто до 14,8 В), а повний 3S — це 12,6 В. Якщо після пуску затискачі лишаються підключеними, генератор заряджатиме 3S понад межу 4,2 В на елемент, і це вже небезпечно. Тому контролер розмикає коло, щойно двигун завівся (код нижче).
• LiFePO4 — інша хімія: для 12 В йому потрібна саме збірка 4S (14,4 В повний, 13,2 В номінал), про це частина 2.

Які елементи підходять

Потрібні високострумові елементи. Ємність тут другорядна: важливий тривалий струм розряду з паспорта.

Скільки паралельно. Сума тривалих струмів елементів однієї паралелі має бути не меншою за струм прокручування вашого двигуна. Кидок у першу мить триває частки секунди, і його покриває короткочасна віддача: у високострумових елементів вона в 1,5–2 рази вища за тривалу.

• бензиновий 1,3–1,6 л (прокручування 100–170 А, кидок до 450 А): 3S4P з Molicel P42A — 12 елементів, 16,8 А·год, ≈ 180 А тривало; бензиновий 2,0 л (140–200 А) — 3S5P;
• дизель 2,0 л (220–320 А, кидок до 800 А): 3S8P з P42A — ≈ 360 А тривало;
• на 18650 по 15–20 А — удвічі більше паралельних.

Елементи в одній паралелі — однакові, з однієї партії, з однаковою напругою перед з'єднанням. З'єднання — точкове зварювання нікелевою чи мідною стрічкою, а не паяльником по корпусу.

Скільки «C» має бути на корпусі

«C» на LiPo-збірці показує, у скільки разів допустимий струм в амперах більший за ємність в ампер-годинах: 5000 мА·год × 50C = 250 А. Потрібне число рахується так:

потрібне C = струм пуску (А) ÷ ємність (А·год)

• Беріть удвічі більше, ніж вийшло в таблиці. На збірках для моделей «C» часто завищене, справжня віддача — приблизно половина написаного.
• Два числа на корпусі (наприклад, «50C / 100C») — це тривалий і короткочасний (кілька секунд) струм. Рахуйте за тривалим: короткочасний на збірках для моделей пишуть найоптимістичніше, і на ньому елементи гріються й старіють швидше.
• На морозі LiPo віддає помітно менше. Перед пуском узимку тримайте павербанк у теплому салоні чи за пазухою.
• На циліндричних елементах «C» не пишуть — тривалий струм в амперах є в паспорті.

Де взяти

• Нові 18650 / 21700 — у продавців акумуляторів для електротранспорту, ліхтарів і вейпів, які показують паспорт елемента. Перевірте при отриманні: вагу (P42A — ≈ 70 г), ємність тестером і внутрішній опір (у справного високострумового 21700 — до ~15 мОм).
• LiPo-збірки 3S з великим «C» — у магазинах товарів для радіокерованих моделей і FPV-дронів: там збірки 3S і 4S з великим «C» продаються постійно.
• Не беріть елементи з ноутбукових батарей і павербанків для телефонів (малий струм), розібрані елементи невідомої історії й «18650 на 9900 мА·год» — справжніх таких не буває.

Схема

Чому силовий струм іде не через BMS. Плат BMS 3S на 400 А майже немає, а ті, що є, великі й дорогі. Тому, як і в готових пускових павербанках, BMS тут стоїть лише в колі заряду й балансування, а розряд захищають запобіжник F1 і контролер: він не замикає K1, якщо батарея розряджена, і розмикає, якщо вона просіла під навантаженням.

Деталі: контактор, діоди, запобіжник, дроти

Якщо в котушці контактора вбудована електроніка (економайзер, як у частини контакторів серії LEV200), діод D1 ставте лише так, як дозволяє паспорт.

Чому в силовому колі немає діода. Діод не пускав би струм від генератора назад у батарею, але при 300 А навіть на діоді Шотткі падає 0,5–0,6 В: це 150–180 Вт тепла і пів вольта втрат від і без того просілих 9–10 В. Тому силове коло комутує контактор, а функцію «не пускати назад» виконує контролер: він розмикає K1, коли двигун завівся.

Як працює контролер

• Затискачі переплутані → оптрон дає сигнал, K1 не замикається, червоний світлодіод блимає, пищалка попереджає.
• Батарея розряджена (нижче 10,2 В) → K1 не замикається, світиться червоний.
• На затискачах акумулятор, полярність правильна → через пів секунди K1 замикається, світиться зелений. Тепер можна повертати ключ.
• Акумулятор авто розряджений «у нуль» і на затискачах немає напруги → перевірте полярність очима й утримайте кнопку «примусово» 3 с. ⚠ На акумуляторі «в нуль» оптрон переплутаних затискачів не спрацює, тож у цьому режимі від помилки захищає лише запобіжник F1.
• Двигун завівся (напруга вище 13,3 В довше 2 с) → K1 розмикається.
• Минуло 30 с або батарея просіла нижче 7,5 В довше секунди → K1 розмикається.
• Після розмикання контролер не замкне K1 знову, доки затискачі не знімуть з акумулятора. Поки чекає, зелений блимає раз на секунду; червоний світиться, якщо коло розімкнуто через просілу батарею.

Код контролера

Плата — Arduino Nano. Перед першим пуском виміряйте мультиметром напругу на виводі 5V і впишіть її в VREF, а потім звірте напруги, які показує контролер, із мультиметром.

// Пусковий павербанк Li-ion 3S: контролер вмикає контактор K1 лише тоді,
// коли це безпечно, і вимикає його після пуску, за тайм-аутом чи при просіданні батареї.
// Плата: Arduino Nano (ATmega328P), живлення 5 В від понижувального модуля.

const uint8_t PIN_VPACK   = A0;  // напруга батареї через дільник 47 кОм / 10 кОм
const uint8_t PIN_VCLAMP  = A1;  // напруга на затискачах (червоний відносно чорного)
const uint8_t PIN_FORCE   = 2;   // кнопка «примусово» на GND
const uint8_t PIN_REVERSE = 3;   // вихід оптрона: LOW = затискачі переплутані
const uint8_t PIN_LED_OK  = 5;   // зелений: контактор замкнений
const uint8_t PIN_LED_ERR = 6;   // червоний: помилка або батарея розряджена
const uint8_t PIN_K1      = 8;   // затвор IRLZ44N → котушка контактора K1
const uint8_t PIN_BUZZER  = 9;   // п'єзопищалка

const float DIV  = (47.0 + 10.0) / 10.0;  // коефіцієнт дільника
const float VREF = 5.0;                   // виміряйте напругу 5V своєї плати і впишіть сюди

const float PACK_MIN_START = 10.2;  // нижче (≈ 3,4 В на елемент) не вмикати: батарея розряджена
const float PACK_MIN_LOAD  = 7.5;   // 2,5 В на елемент під навантаженням довше LOW_MS — розімкнути
const float CLAMP_PRESENT  = 2.0;   // на затискачах є хоч якийсь акумулятор
const float CLAMP_RUNNING  = 13.3;  // вище — працює генератор, тобто двигун завівся

const unsigned long MAX_ON_MS     = 30000;  // контактор замкнений не довше 30 с
const unsigned long LOW_MS        = 1000;
const unsigned long RUN_MS        = 2000;
const unsigned long PRESENT_MS    = 500;
const unsigned long FORCE_HOLD_MS = 3000;   // утримати кнопку 3 с — увімкнути без акумулятора на затискачах
const unsigned long REMOVED_MS    = 2000;

enum State { IDLE, ON, WAIT_REMOVE };
State state = IDLE;
unsigned long tOn = 0, tLow = 0, tRun = 0, tForce = 0, tPresent = 0, tRemoved = 0;

float readVolts(uint8_t pin) {
  long sum = 0;
  for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
    sum += analogRead(pin);
  }
  return sum / 8.0 * VREF / 1023.0 * DIV;
}

void relay(bool on) {
  digitalWrite(PIN_K1, on ? HIGH : LOW);
  digitalWrite(PIN_LED_OK, on ? HIGH : LOW);
}

// Таймер умови: true, якщо умова тримається безперервно довше ms.
bool heldFor(bool cond, unsigned long &since, unsigned long ms, unsigned long now) {
  if (!cond) {
    since = 0;
    return false;
  }
  if (since == 0) {
    since = now;
  }
  return now - since >= ms;
}

void turnOn(unsigned long now) {
  relay(true);
  state = ON;
  tOn = now;
  tLow = 0;
  tRun = 0;
  tone(PIN_BUZZER, 2000, 150);
}

void turnOff(bool error) {
  relay(false);
  state = WAIT_REMOVE;
  tRemoved = 0;
  digitalWrite(PIN_LED_ERR, error ? HIGH : LOW);
  tone(PIN_BUZZER, error ? 800 : 2000, error ? 800 : 300);
}

void setup() {
  pinMode(PIN_K1, OUTPUT);
  pinMode(PIN_LED_OK, OUTPUT);
  pinMode(PIN_LED_ERR, OUTPUT);
  relay(false);
  pinMode(PIN_FORCE, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIN_REVERSE, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  unsigned long now = millis();
  float vPack  = readVolts(PIN_VPACK);
  float vClamp = readVolts(PIN_VCLAMP);
  bool reversed = digitalRead(PIN_REVERSE) == LOW;
  bool force    = digitalRead(PIN_FORCE) == LOW;

  // Переплутані затискачі — розімкнути за будь-якого стану й чекати, доки їх знімуть.
  if (reversed) {
    relay(false);
    state = WAIT_REMOVE;
    tRemoved = 0;
    digitalWrite(PIN_LED_ERR, (now / 200) % 2);
    if ((now / 200) % 10 == 0) {
      tone(PIN_BUZZER, 800, 100);
    }
    return;
  }

  switch (state) {
    case IDLE:
      digitalWrite(PIN_LED_ERR, vPack < PACK_MIN_START ? HIGH : LOW);
      if (vPack < PACK_MIN_START || vClamp > CLAMP_RUNNING) {
        tPresent = 0;
        tForce = 0;
        break;  // батарея розряджена або двигун уже працює — не вмикати
      }
      if (heldFor(vClamp > CLAMP_PRESENT, tPresent, PRESENT_MS, now)) {
        turnOn(now);  // акумулятор на затискачах, полярність правильна
      } else if (heldFor(force, tForce, FORCE_HOLD_MS, now)) {
        turnOn(now);  // акумулятор розряджений «у нуль» — вмикаємо за кнопкою
      }
      break;

    case ON:
      if (now - tOn > MAX_ON_MS) {
        turnOff(false);  // час вийшов: стартер не має крутити довше
      } else if (heldFor(vPack < PACK_MIN_LOAD, tLow, LOW_MS, now)) {
        turnOff(true);   // батарея просіла нижче 2,5 В на елемент
      } else if (heldFor(vClamp > CLAMP_RUNNING, tRun, RUN_MS, now)) {
        turnOff(false);  // двигун завівся: генератор не має заряджати 3S до 14,4 В
      }
      break;

    case WAIT_REMOVE:
      // Повторно не вмикатися, доки затискачі не знімуть з акумулятора.
      digitalWrite(PIN_LED_OK, (now / 1000) % 2);
      if (heldFor(vClamp < 1.0, tRemoved, REMOVED_MS, now)) {
        digitalWrite(PIN_LED_OK, LOW);
        digitalWrite(PIN_LED_ERR, LOW);
        state = IDLE;
      }
      break;
  }
}

Зарядка від USB-C

• Напругу виставляйте без батареї. Модуль, підключений до батареї з неналаштованою напругою, може перезарядити її за хвилини.
• Через діод D4 батарея в кінці заряду отримує трохи менше за 12,6 В — близько 12,4–12,5 В. Це ≈ 95 % заряду, і так елементи служать довше.
• Час: 3S4P на 16,8 А·год при 3 А — близько 6 годин.
• Повільніший варіант — готові модулі заряду 3S від 5 В USB (10–15 Вт): заряджатимуть добу.
• Заряджайте при 0…45 °C, не в машині на сонці й не без нагляду.

Частина 2. LiFePO4 4S з BMS 200 А: допомогти розрядженому акумулятору

Та сама ідея, але на LiFePO4 і без власної зарядки: такий блок заряджають звичайним зарядним пристроєм для LiFePO4 на 14,2–14,4 В. Його мета — не стартувати авто замість акумулятора, а допомогти розрядженому акумулятору: спершу трохи підзарядити його, потім з'єднатися з ним напряму на час пуску.

Чому LiFePO4 4S підходить без хитрощів

• 4S LiFePO4: повна — 14,4 В, у спокої — 13,2–13,4 В, під стартером — 11–12,5 В. Це майже як справний свинцевий акумулятор.
• Генератор тримає 14,2–14,6 В (на деяких авто до 14,8 В) — це повний заряд LiFePO4 4S або трохи вище. Перезаряд від генератора невеликий, і його обмежує BMS: вона відключає заряд на 3,65 В на елемент.
• LiFePO4 стійкіший до перегріву й пошкоджень, ніж Li-ion.

BMS 200 А з піком 400 А: чи вистачить

• 200 А тривало самостійно вистачає на прокручування бензинових двигунів приблизно до 2,0–2,5 л і дизелів до 1,3–1,6 л (таблиці вгорі). Більшим двигунам блок допомагає разом зі свинцевим акумулятором, підключений паралельно: струм ділиться між обома.
• Кидок 450–900 А триває десятки мілісекунд, але на нього може спрацювати захист BMS від короткого замикання: у багатьох плат він спрацьовує за сотні мікросекунд. Тоді BMS відключить вихід посеред пуску. Саме тому блок підключають паралельно до акумулятора авто, а не замість нього: кидок бере на себе свинцевий акумулятор, а LiFePO4 тримає напругу під час прокручування.
• Перевірте в налаштуваннях «розумної» BMS пороги й затримки захисту від надструму та від короткого замикання; у звичайної — паспорт.
• Елементи теж мають витримати. Дивіться в паспорті імпульсний струм: наприклад, циліндричні A123 ANR26650 (2,5 А·год) дають 70 А тривало і 120 А до 10 с, тож 4S4P (10 А·год) — 280 А тривало й близько 480 А імпульсом. Великі призматичні елементи на 200–300 А·год теж годяться; 4S на 50–100 А·год зі струмом 1C (50–100 А) — ні.

Як це працює: підзаряд, потім пуск

Ідея «реле лише частково клацає й частково замикає коло» не спрацює, і ось чому:

Чому не з'єднати батареї напряму одразу. LiFePO4 у спокої — 13,3 В, розряджений свинцевий — 11,5 В, а зовсім розряджений — 10 В. Опір обох батарей і дротів разом — 10–20 мОм, тож між ними одразу піде 100–300 А: на межі BMS, а свинцевому акумулятору такий зарядний струм шкодить. Через резистор 0,22 Ом струм — (13,3 − 11,5) / 0,22 ≈ 8 А, а при зовсім розрядженому — до ~15 А. Резистор при цьому виділяє 15–50 Вт тепла, тому беріть на 100 Вт в алюмінієвому корпусі й прикрутіть до радіатора.

Схема

Деталі

Код контролера

Шунт ставте в «мінус» після BMS, а виводи шунта підключіть до INA226 так, щоб струм розряду нашої батареї мав знак «плюс». Перевірте це на лампі фар до першого пуску.

// Пусковий блок LiFePO4 4S + BMS 200 А: два кроки.
// Крок 1 — підзаряд розрядженого акумулятора авто через резистор (реле K2).
// Крок 2 — за кнопкою «СТАРТ» контактор K1 з'єднує батареї напряму на час прокручування.
// Струм міряє INA226 на шунті 500 А / 50 мВ; плюс струму — коли наша батарея віддає.

#include <Wire.h>

const uint8_t PIN_VPACK   = A0;  // напруга батареї через дільник 47 кОм / 10 кОм
const uint8_t PIN_VCLAMP  = A1;  // напруга на затискачах
const uint8_t PIN_START   = 2;   // кнопка «СТАРТ» на GND
const uint8_t PIN_REVERSE = 3;   // оптрон: LOW = затискачі переплутані
const uint8_t PIN_LED_OK  = 5;
const uint8_t PIN_LED_ERR = 6;
const uint8_t PIN_K2      = 7;   // реле підзаряду (через резистор 0,22 Ом)
const uint8_t PIN_K1      = 8;   // контактор пуску
const uint8_t PIN_BUZZER  = 9;

const uint8_t INA_ADDR = 0x40;     // адреса INA226 (A0, A1 модуля на GND)
const float   R_SHUNT  = 0.0001;   // 50 мВ / 500 А = 0,1 мОм
const float   DIV      = (47.0 + 10.0) / 10.0;
const float   VREF     = 5.0;      // виміряйте напругу 5V своєї плати

const float PACK_MIN_START = 12.9;  // ≈ 3,22 В на елемент: нижче — батарея майже порожня
const float PACK_MIN_LOAD  = 10.0;  // 2,5 В на елемент під навантаженням
const float CLAMP_PRESENT  = 2.0;
const float CLAMP_RUNNING  = 13.6;  // до підключення: вище — двигун уже працює
const float I_PRE_DONE     = 3.0;   // струм підзаряду впав нижче — акумулятор підтягнувся
const float I_PEAK_MAX     = 380.0; // довше I_PEAK_MS — розімкнути: BMS тривало не розрахована на стільки
                                    // (від короткого замикання її власний захист швидший за наш)
const float I_LONG_MAX     = 250.0; // довше I_LONG_MS — теж розімкнути
const float I_BACK         = -5.0;  // струм іде В нашу батарею — працює генератор
const float I_PRE_SHORT    = 40.0;  // під час підзаряду більше — затискачі зійшлися
const float I_PRE_NONE     = 0.3;   // під час підзаряду менше хвилину — затискачі зняли

const unsigned long PRE_MAX_MS   = 30UL * 60 * 1000;  // підзаряд не довше 15 хв
const unsigned long CRANK_MAX_MS = 15000;             // K1 замкнений не довше 15 с
const unsigned long I_PEAK_MS    = 300;
const unsigned long PRE_SHORT_MS = 1000;
const unsigned long PRE_NONE_MS  = 60000;
const unsigned long I_LONG_MS    = 5000;
const unsigned long RUN_MS       = 2000;
const unsigned long LOW_MS       = 1000;
const unsigned long PRESENT_MS   = 500;
const unsigned long REMOVED_MS   = 2000;

enum State { IDLE, PRECHARGE, CRANK, WAIT_REMOVE };
State state = IDLE;
unsigned long tState = 0, tPresent = 0, tPeak = 0, tLong = 0, tRun = 0, tLow = 0, tDone = 0, tRemoved = 0;
unsigned long tShort = 0, tNone = 0;
bool lastStart = false;

float readVolts(uint8_t pin) {
  long sum = 0;
  for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
    sum += analogRead(pin);
  }
  return sum / 8.0 * VREF / 1023.0 * DIV;
}

// Регістр 0x01 INA226 — напруга шунта, 2,5 мкВ на одиницю, зі знаком.
float readAmps() {
  Wire.beginTransmission(INA_ADDR);
  Wire.write(0x01);
  if (Wire.endTransmission() != 0) {
    return NAN;
  }
  if (Wire.requestFrom(INA_ADDR, (uint8_t) 2) != 2) {
    return NAN;
  }
  uint8_t hi = Wire.read();  // два окремі читання: порядок у одному виразі не гарантований
  uint8_t lo = Wire.read();
  int16_t raw = (int16_t) ((hi << 8) | lo);
  return raw * 2.5e-6 / R_SHUNT;
}

bool heldFor(bool cond, unsigned long &since, unsigned long ms, unsigned long now) {
  if (!cond) {
    since = 0;
    return false;
  }
  if (since == 0) {
    since = now;
  }
  return now - since >= ms;
}

void setRelays(bool k2, bool k1) {
  digitalWrite(PIN_K2, k2 ? HIGH : LOW);
  digitalWrite(PIN_K1, k1 ? HIGH : LOW);
}

void go(State s, unsigned long now) {
  state = s;
  tState = now;
  tPeak = tLong = tRun = tLow = tDone = tRemoved = tShort = tNone = 0;
}

void stopAll(bool error, unsigned long now) {
  setRelays(false, false);
  digitalWrite(PIN_LED_ERR, error ? HIGH : LOW);
  tone(PIN_BUZZER, error ? 800 : 2000, error ? 800 : 300);
  go(WAIT_REMOVE, now);
}

void setup() {
  pinMode(PIN_K1, OUTPUT);
  pinMode(PIN_K2, OUTPUT);
  setRelays(false, false);
  pinMode(PIN_LED_OK, OUTPUT);
  pinMode(PIN_LED_ERR, OUTPUT);
  pinMode(PIN_START, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIN_REVERSE, INPUT_PULLUP);
  Wire.begin();
}

void loop() {
  unsigned long now = millis();
  float vPack  = readVolts(PIN_VPACK);
  float vClamp = readVolts(PIN_VCLAMP);
  float amps   = readAmps();
  bool reversed = digitalRead(PIN_REVERSE) == LOW;

  // INA226 не відповідає — без виміру струму немає ні захисту, ні ознаки пуску: розімкнути все.
  if (isnan(amps)) {
    setRelays(false, false);
    if (state != WAIT_REMOVE) {
      go(WAIT_REMOVE, now);
    }
    digitalWrite(PIN_LED_ERR, (now / 500) % 2);
    return;
  }
  bool startNow = digitalRead(PIN_START) == LOW;
  bool startPressed = startNow && !lastStart;  // лише момент натискання
  lastStart = startNow;

  if (reversed) {
    setRelays(false, false);
    if (state != WAIT_REMOVE) {
      go(WAIT_REMOVE, now);
    }
    digitalWrite(PIN_LED_ERR, (now / 200) % 2);
    return;
  }

  switch (state) {
    case IDLE:
      digitalWrite(PIN_LED_ERR, vPack < PACK_MIN_START ? HIGH : LOW);
      if (vPack >= PACK_MIN_START && vClamp < CLAMP_RUNNING
          && heldFor(vClamp > CLAMP_PRESENT, tPresent, PRESENT_MS, now)) {
        setRelays(true, false);  // крок 1: підзаряд через резистор
        tone(PIN_BUZZER, 2000, 150);
        go(PRECHARGE, now);
      }
      break;

    case PRECHARGE:
      // Блимає — підзаряджаємо; світиться рівно — струм упав, можна пускати.
      if (heldFor(amps < I_PRE_DONE, tDone, 5000, now)) {
        digitalWrite(PIN_LED_OK, HIGH);
      } else {
        digitalWrite(PIN_LED_OK, (now / 500) % 2);
      }
      if (startPressed) {
        setRelays(false, true);  // крок 2: пряме з'єднання на час прокручування
        tone(PIN_BUZZER, 2500, 200);
        go(CRANK, now);
      } else if (heldFor(amps > I_PRE_SHORT, tShort, PRE_SHORT_MS, now)) {
        stopAll(true, now);   // затискачі зійшлися: струм через резистор надто великий
      } else if (heldFor(amps < I_PRE_NONE, tNone, PRE_NONE_MS, now)) {
        stopAll(false, now);  // затискачі зняли — не тримати їх під напругою
      } else if (now - tState > PRE_MAX_MS || vPack < PACK_MIN_START - 0.4) {
        stopAll(false, now);
      }
      break;

    case CRANK:
      digitalWrite(PIN_LED_OK, HIGH);
      if (now - tState > CRANK_MAX_MS) {
        setRelays(true, false);  // не завівся: назад до підзаряду, можна пробувати ще раз
        go(PRECHARGE, now);
      } else if (heldFor(amps > I_PEAK_MAX, tPeak, I_PEAK_MS, now)
                 || heldFor(amps > I_LONG_MAX, tLong, I_LONG_MS, now)) {
        stopAll(true, now);   // струм надто великий надто довго
      } else if (heldFor(vPack < PACK_MIN_LOAD, tLow, LOW_MS, now)) {
        stopAll(true, now);   // батарея просіла
      } else if (heldFor(amps < I_BACK, tRun, RUN_MS, now)) {
        stopAll(false, now);  // генератор заряджає нас — двигун завівся
      }
      break;

    case WAIT_REMOVE:
      digitalWrite(PIN_LED_OK, (now / 1000) % 2);
      if (heldFor(vClamp < 1.0, tRemoved, REMOVED_MS, now)) {
        digitalWrite(PIN_LED_OK, LOW);
        digitalWrite(PIN_LED_ERR, LOW);
        go(IDLE, now);
      }
      break;
  }
}

Як користуватися:

1. Затискачі на акумулятор: червоний на «+», чорний на «−». Блимає зелений — іде підзаряд.
2. Зачекайте 5–15 хв. Коли зелений світиться рівно, струм підзаряду впав нижче 3 А.
3. Натисніть «СТАРТ» і протягом 15 с поверніть ключ. Прокручуйте не довше 5–10 с.
4. Двигун завівся — контролер сам розімкне коло. Не завівся — через 15 с контролер повернеться до підзаряду; пауза 30–60 с і ще раз із кроку 3.

Якщо під час підзаряду затискачі зійдуться, струм через резистор перевищить 40 А, і контролер розімкне коло за секунду. Якщо затискачі зняли, струм упаде до нуля, і за хвилину контролер теж розімкне K2. Підзаряд триває не довше 30 хв.

1. Зніміть затискачі: спершу чорний, потім червоний.

Чи можна завести авто зовсім без свинцевого акумулятора

Коротко: прокрутити стартер можна, а їздити так — ні.

Тож пусковий павербанк — це допомога акумулятору на кілька секунд або аварійний пуск, щоб доїхати до заміни акумулятора, а не заміна акумулятора.

Li-ion чи LiFePO4

Висновок: для пристрою, що постійно возиться в машині або підключається паралельно до акумулятора, краще LiFePO4 4S. Для компактного павербанка в бардачку, який заряджається від USB-C і береться з собою, — Li-ion чи LiPo 3S, але лише з контролером, що розмикає коло після пуску, і не на сонці влітку.

Суперконденсатори

Суперконденсатори запасають мало енергії, але віддають величезний струм: внутрішній опір модуля — одиниці міліом. Холод їм майже не заважає (працюють до −40 °C), циклів — сотні тисяч. Мінус — швидкий саморозряд: за дні чи тижні, тому їх заряджають перед самим пуском.

З чого зібрати: 6 комірок по 2,7 В і 3000 Ф послідовно (разом 16,2 В, 500 Ф) з платами балансування, або готовий модуль 16 В 500 Ф (наприклад, Maxwell BMOD0500 P016).

Чи вистачить енергії. Енергія конденсатора — ½·C·U². Від 15 до 9 В модуль 500 Ф віддає ½ × 500 × (15² − 9²) = 36 кДж ≈ 10 Вт·год, а пуск бере 0,7–3 Вт·год. Вистачає із запасом. А от збірка з шести конденсаторів по 500 Ф (разом 83 Ф) дає лише ≈ 1,7 Вт·год — це на один пуск теплого бензинового двигуна.

Як зарядити суперконденсатори

• Ніколи вище 2,7 В на комірку (16,2 В на шість) і лише з платами балансування: без них одна комірка зарядиться вище за інші й вийде з ладу.
• Заряджений від слабкого акумулятора до 11 В модуль до 9 В віддасть лише ½ × 500 × (11² − 9²) = 10 кДж ≈ 2,8 Вт·год — майже вчетверо менше, ніж заряджений до 15 В. На пуск теплого двигуна цього часто досить, але саме тому готові пускові пристрої на суперконденсаторах мають підвищувальний перетворювач: він заряджає модуль вище за напругу акумулятора.
• Підключайте заряджений модуль перед самим поворотом ключа. Інакше він за хвилини розрядиться в розряджений свинцевий акумулятор, і енергія піде не на стартер.
• Заряджений модуль дає сотні ампер при короткому замиканні — клеми закривайте. На зберігання розряджайте його через резистор.

Перевірка й безпека

• Перша перевірка — без авто. Підключіть до затискачів автомобільну лампу фар (55–60 Вт) і переконайтеся, що K1 замикається, а напруги й струм, які показує контролер, збігаються з мультиметром.
• Перевірте захист від переплутаних затискачів на справному акумуляторі, від'єднавши котушку K1: червоний світлодіод має блимати, а зелений — не загорятися (він показує команду на замикання K1).
• Прокручуйте не довше 5–10 с, пауза між спробами — 30–60 с.
• Червоний затискач — на «+», чорний — на «−» акумулятора або на масу двигуна. Затискачі ніколи не зводьте разом.
• Li-ion не лишайте влітку в салоні на сонці й не заряджайте без нагляду. Нижче 0 °C не заряджайте ні Li-ion, ні LiFePO4.
• Елемент здувся, гріється без навантаження чи пахне — виведіть його з роботи.

[ВПИСАТИ: що з цього зібрано в нас, фото, заміри струму на нашому авто]

Журнал змін статті

• 2026-11-10 — графік струму за об'ємом двигуна перероблено: окремо бензин і дизель, на кожен об'єм — дві смуги «від–до» (прокручування й кидок) з поясненням словами; додано приклад для бензинових 2,0 і 3,0 л: графік у часі й таблиця (струми, енергія пуску, скільки елементів паралельно, «C» для LiPo).
• 2026-11-10 — перша чернетка: струм стартера за об'ємом двигуна (таблиці, графіки), пусковий павербанк Li-ion 3S із зарядкою від USB-C, блок LiFePO4 4S з BMS 200 А і підзарядом, пуск без свинцевого акумулятора, Li-ion чи LiFePO4, суперконденсатори.