Зарядное устройство iCarTool IC-CH101

Прибор iCarTool IC-CH101 служит для зарядки и восстановления автомобильного свинцово-кислотного аккумулятора.

– Сходи-ка в дом за рефлектором, а я пока поищу диод – сказал мне дедушка, когда у нашей «Победы» сел аккумулятор, и возвращение с дачи к первому сентября повисло на волоске. Потом я, как завороженный, смотрел, как дед колдует над схемой, как в вечерних сумерках искрят провода на клеммах аккумулятора, слушал, как булькает электролит. В тот раз заряда нашего аккумулятора на стартер не хватило. Но мы все-таки запустили мотор рукояткой. Главное – зажигание работало. И первого числа я с гладиолусами был в школе.

Прошли годы. Кажется, изменилось все. Но и теперь самые грандиозные планы может испортить не заведенная с утра машина.

Люди, которые могут выйти из положения при помощи утюга и диода, встречаются теперь все реже. Люди, любящие риск и человеческое общение, возят с собой провода для прикуривания. А люди предусмотрительные предпочитают следить за состоянием аккумулятора и при необходимости вовремя пользоваться зарядным устройством. Благодаря дедушке и я стал таким.

В тот раз нас с дедом подвел высокий саморазряд советского аккумулятора. Такого черного, в эбонитовом корпусе. У нынешних аккумуляторов саморазряд в разы ниже. Но когда современный автомобиль стоит без движения, некоторые устройства остаются запитанными. Да вот та же сигнализация. И в итоге за неделю–две не очень бодрый аккумулятор садится «в ноль».

После пережитой самоизоляции уже никто не может гарантировать, что в будущем поездки на машине останутся привычно-ежедневными. Получается, если вы не сторонник дедушкиных практик, на такой случай в хозяйстве полезно иметь зарядное устройство. Запаску же все возят? Это тоже своего рода запаска. Нужно редко, да метко.

Если вы не профессиональный автомобильный электрик, покупать что-то дорогое и сложное в обращении, наверное, смысла нет. Сегодня разберем одно из самых доступных по цене устройств – iCarTool IC-CH101.

Упаковка, комплектация, инструкция

Прибор упакован в обычную картонную коробку.

В ней сам прибор и инструкция.

Из значимого в инструкции описываются два режима: зарядка и восстановление. Переключение между режимами осуществляется единственной кнопкой. Кроме того, прибор сам переходит в ждущий режим после суток непрерывной работы вне зависимости от результатов работы.

Первое, на что обращаешь внимание, когда берешь прибор в руки – он неожиданно легкий. Пластик среднего качества, провода чуть жестковаты, крокодилы из довольно тонкого металла, но для заявленных пяти ампер и проводов и крокодилов вполне достаточно. А вот сетевой провод коротковат, удлинитель понадобится почти наверняка.

Разборка

Прибор можно легко разобрать, выкрутив четыре шурупа с нижней стороны. Это конструктивное решение значительно лучше, чем защелки и тем более проклейка корпуса.

Итак, перед нами открывается его внутренний мир:

Схема реализована на двух платах. На основной расположен силовой блок, разделенный, в свою очередь, на высоковольтную и низковольтную части.

Плата с односторонней металлизацией. Пайка приемлемого качества. Флюс кое-где не смыт. На фото ниже даже видны оставшиеся шарики от паяльной пасты.

Фактически, тут реализован импульсный блок питания на PWM контроллере UTC3843D.

Две наиболее нагруженные детали снабжены радиаторами: мосфет транзистор 5N60, рассчитанный на максимальный ток в 5 А, и диодная сборка MBR20200CL, рассчитанная на ток в 20 А.

Таким образом, максимальные токи компонентов соответствуют заявленным производителем характеристикам прибора.

На крышке прибора с внутренней стороны закреплена плата индикации и управления. Две платы соединены шлейфом со стандартными разъемами XH2.54

Входная цепь защищена впаянным плавким предохранителем. Все это великолепие охлаждает вентилятор.

Испытательный стенд

Пришло время попробовать прибор в деле. В качестве подопытного кролика возьмем видавший виды аккумулятор BOSCH S3.

Это младшая модель в линейке Бош, номинальной емкостью 52 А∙ч и стартерным током 480 А по стандарту EN. Образец был изготовлен в октябре 2011 года и к настоящему времени пребывает в полуобморочном состоянии. Увы, аккумулятор полностью необслуживаемый – измерить плотность электролита возможности нет.

Для оценки его состояния я воспользовался прибором Foxwell BT‑100 Pro:

Напряжение 12.18 В

Пусковой ток 192 А

Внутреннее сопротивление 14.27 мОм

Общее состояние аккумулятора оценивается как 34% от нормы с вердиктом – «Заменить батарею». Как раз то, что нам нужно. По его здоровью будем определять эффективность режима восстановления.

Включаем зарядное устройство в сеть. Загорается экран, он показывает окружающую температуру.

Температура у нас где-то +25 °C. Прибор показывает +13 °C.

Да, в инструкции упоминается, что термометр показывает лишь приблизительное значение. Но разница все-таки значительная. Зачем прибор измеряет температуру? В инструкции на этот счет сказано, что прибор сам настраивается на один из трех режимов: в зимнем режиме напряжение заряда повышается относительно нормы, в летнем – понижается. Ну и при средней температуре прибор придерживается стандартных параметров зарядки. Намеренные прибором +13 °C попадают в нужную категорию обычных условий зарядки, так что ошибка в определении не принципиальна. Тем более, инструкция же нас предупреждала.

При подключении устройства к аккумулятору тут же начинает работать вентилятор. Без каких-либо дополнительных действий прибор переходит в режим зарядки. На экране циклически меняются значения температуры, тока и напряжения. Пиктограмма аккумулятора справа показывает, насколько аккумулятор заряжен в данный момент.

Для понимания процесса я сконструировал небольшое устройство, которое показывает силу и направление проходящего через него тока, напряжение на аккумуляторе и ампер-часы, потребленные или отданные аккумулятором. В качестве датчика напряжения был использован INA219, а датчика тока - ACS712. Устройство может отключать аккумулятор при выходе напряжения из заданных пределов. Раз в секунду результаты измерений записываются на флешку и отправляются на компьютер по блютусу.

Вот так выглядит мой прибор:

Прибор нам поможет построить графики заряда и разряда аккумулятора, проанализировать работу зарядного устройства и оценить эффект от восстановления.

Режим восстановления

В инструкции к зарядному устройству сказано, что аккумуляторы малой емкости лучше заряжать в режиме восстановления, чтобы их не повредил большой ток в 5 ампер. Ну что ж, так как у меня нет иллюзий относительно остаточной емкости аккумулятора, переводу зарядку сразу в режим восстановления. Нажимаю на единственную кнопку. На экране появляется надпись “PUL”

Звук прибора меняется, из монотонного жужжания он стал гудением с плавающей частотой. Звук несильный, но слышимый даже на фоне работающего вентилятора.

Посмотрим, что происходит с током. Я построил график по значениям тока за 9 часов восстановления.

Здесь мы видим меняющийся с периодом 16 секунд зарядный ток. В первые три часа работы его среднее значение равно приблизительно 2,4 ампера. Потом ток плавно, за час, спадает до 500 мА. В какой-то момент во время переходного процесса размах флуктуаций временно, на 10 минут, возрастает в два-три раза. Смысл этого феномена не ясен, но именно такая картина наблюдалась все 6 сеансов восстановления аккумулятора, которые я провел для написания этого обзора.

С долговременными трендами все ясно, теперь попробуем посмотреть осциллографом более скоротечные процессы.

Я использовал свой прибор как шунт, предварительно определив сопротивление проводов и контактов реле. Для этого я пустил по нему известный ток и замерил падение напряжения между входом и выходом. По закону Ома сопротивление у меня получилось 0,3235 Ом. Теперь подключим осциллограф между входом и выходом прибора и посмотрим на форму тока.

Наблюдаются периодические импульсы, затухающие по экспоненте. Частота сигнала порядка 6МГц – цена деления шкалы времени 0,2 мкс.

Импульсы повторяются с непостоянным интервалом. 4-16 мкс.

Амплитуда импульсов тоже не постоянна. Она промодулирована низкочастотным сигналом с периодом порядка единиц секунд. Следующие два скриншота в одном масштабе:

При амплитуде сигнала на осциллографе в 1-2 вольта, можно грубо прикинуть амплитуду тока – в пике она достигает 3-7 А. Выходит, в какой-то момент ток даже начинает течь в обратную сторону.

Статичный скриншот осциллографа не передает сути процесса в полной мере, так что я записал пару небольших видео:

Становится ясно, что использовать прибор в режиме восстановления можно только отключив от батареи всех потребителей. Скачки напряжения могут мигом вывести из строя сложную автомобильную электрику.

Что можно сказать о выбранной методике восстановления? Очевидно, процесс восстановления аккумулятора заключается в растворении крупных кристаллов сульфата свинца высокочастотными импульсами напряжения/тока довольно большой амплитуды. Это, в общем и целом, соответствует современным представлениям о том, как нужно бороться с сульфатацией пластин аккумуляторной батареи. Вопрос оценки реализации сложен для домашнего исследования – об этом написаны научные труды и над проблемой не первое десятилетие бьются в десятках отлично оснащенных лабораторий.

Результаты

Я попробую оценить результат по успехам моего подопытного аккумулятора.

Первый сеанс восстановления длился почти девять часов. После этого я снова измерил параметры аккумулятора тем же прибором.

Результаты как будто заметно улучшились. Хотя нельзя не признать, что кроме десульфатации свою роль сыграло то, что аккумулятор просто зарядился в процессе восстановления.

Через несколько часов показатели еще немного поднялись.

Ну хорошо - скажете вы - циферки на приборе - это одно, а реальная емкость - совершенно другое. Что у аккумулятора теперь с емкостью?

Согласен. Давайте попробуем измерить. Аккумулятор наш кальциевый. У таких батарей много преимуществ. Да что там говорить, они по всем параметрам обходят обычные, где в свинце нет легирующих присадок. По всем, кроме одного параметра – способности выдерживать глубокие разряды. Если ЭДС батареи упала ниже 11,6 вольт – начинаются необратимые процессы. Не будем доводить до них и разрядим аккумулятор до напряжения 11,7 В. Это даже слегка избыточная перестраховка: мы будем отслеживать напряжение на нагрузке, а не ЭДС. После отключения нагрузки ЭДС окажется значительно больше 11,7 вольт, порядка 12,2 В.

Для контроля разрядки я использовал тот же приборчик, а в качестве нагрузки – лампочку в 21 Вт.

С аккумулятора было снято 7,466 А∙ч. Учитывая, что мы разрядили его далеко не до конца, вполне неплохо для полудохлого аккумулятора.

Но статистически достоверных данных не получить по одной разрядке. Я проделал процедуру восстановления-разрядки несколько раз. И вот как отличаются между собой графики разрядки:

Да, они отличаются, и прежде всего точкой старта. По мере восстановления у аккумулятора повышалась ЭДС. Очевидно, что чем большая ЭДС была на момент запуска разрядки, тем дольше горела лампа и тем большую емкость с аккумулятора удалось получить. Я старался выдерживать одинаковые паузы между окончанием зарядки и началом разрядки, но напряжение старта все равно повышалось от раза к разу. Говорит ли это о восстановлении батареи? Пожалуй, что да. Максимальная снятая емкость была в шестом эксперименте – 9,009А∙ч.

Режим зарядки

Теперь, когда возможности восстановления этого аккумулятора как будто достигли предела, пришло время протестировать режим обычной зарядки.

Подключаем провода. Запускается вентилятор. Ток мгновенно достигает 5,1 А и никак не регулируется. На экране зарядного устройства циклически перебираются цифры тока, напряжения и температуры. Раз уж в этом режиме зарядное устройство делится с нами информацией о токе и напряжении, стоит ее проверить. Особенно, учитывая неубедительную попытку измерить температуру.

Ток прибор показывает верно. Хотя, пользователь все равно не может на него повлиять.

Напряжение тоже показано более-менее точно.

Кстати, напряжение и температуру можно посмотреть, не подключая прибор к сети – он будет работать от аккумулятора.

Прошло несколько часов, зарядка завершена. После окончания зарядки прибор автоматически переходит в режим восстановления, а мы взглянем на график тока.

Тут уже нет этих бешеных импульсов и высокочастотных гармоник, но явно выделяются два этапа процесса: сперва идет зарядка с постепенно спадающим током. Через 3 часа 38 минут при токе 0,35А зарядка остановилась и устройство перешло в режим поддержания заряженного состояния. Раз в 65 секунд запускался вентилятор, устройство подавало на аккумулятор ток в 1-1,5 А, который спадал до нуля за 10‑11 секунд. И так в цикле все повторялось каждые 65 секунд. Вот как выглядит эта «токовая гребенка», если ее рассмотреть поближе:

Инструкция рекомендует не отключать зарядное устройство сразу после появления на экране надписи “FUL”. В таком режиме аккумулятор дозарядится окончательно. Подождав несколько часов, я отключил устройство и дал аккумулятору отдохнуть три часа.

Снова попробуем протестировать аккумулятор прибором BT-100 Pro.

Да, все верно, параметры явно поднялись. Пусковой ток превысил 260 А. Много это или мало?

Конечно мало! При заявленном производителем токе в 480А. Вот и BT-100 Pro все так же советует заменить батарею.

Но мой дедушка о таком аккумуляторе мог только мечтать. На нашей Победе устанавливалась батарея 6СТ-55. По техническим условиям производителя новая батарея 6СТ-55ТМ производства Подольского завода имела стартерный ток 255 А. Аналогичная батарея электротехнического завода в Комсомольске-на-Амуре выжимала лишь 165 ампер! И удавалось же как-то дедушке запускать мотор даже на морозе! Главное, периодически следить за аккумулятором и вовремя подзаряжать.

КПД, нагрев, помехи

При токе зарядки 5 ампер и напряжении 14,6 вольт потребляемый ток из сети 220 вольт составил 0,46 ампер.

Считаем: (14,6*5)/(220*0,46) = 0,72. Это неплохой показатель для импульсных блоков питания, особенно учитывая специфику устройства. Не удивительно, что заметного нагрева при работе я не ощутил. И вентилятор охлаждения, скорее всего, работает с избыточной производительностью.

Жужжание и электромагнитные помехи присутствуют. Чувствительную к помехам технику лучше держать подальше от зарядного устройства, особенно работающего в режиме восстановления.

Плюсы:

·         прибор работает – и в режиме зарядки, и в режиме восстановления

·         имеется факультативная функция вольтметра, достаточно точная

·         прибор прост в использовании: одна кнопка

·         имеется защита от переполюсовки

·         подсветка экрана позволяет контролировать процесс в темноте

Минусы:

·         встроенный термометр недостаточно точен

·         отсутствует регулировка зарядного тока

·         жужжащий вентилятор

·         сетевой провод коротковат

Выводы

На мой взгляд, плюсы явно перевешивают минусы. И если вы не планируете тратить значительных денег на зарядное устройство, то выбор iCarTool IC-CH101 – это хороший выбор.

А про следующую модель, 102, можно прочитать тут.

Ссылки 

iCarTool IC-CH101 - зарядно-восстановительное устройство для автомобильных аккумуляторов.

Вторая часто обзора, рассказывающая про более продвинутую модель - iCarTool IC -CH102