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 симпатичную цветную коробку, на которой указаны его назначение и основные преимущества.

В коробке находится сам прибор и инструкция.

В инструкции описываются режимы использования (зарядка и восстановление), основы техники безопасности. Переключение между режимами осуществляется единственной кнопкой. Кроме того, прибор сам переходит в ждущий режим после суток непрерывной работы вне зависимости от результатов работы.

Также в инструкции указана информация про гарантию 1 год и наличии сервисного центра в России.

 Первое, на что обращаешь внимание, когда берешь прибор в руки – он неожиданно легкий. Пластик нормального, провода чуть жестковаты, толщина крокодилов вполне достаточна для заявленных пяти ампер.

Разборка

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.

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 тестером АКБ:

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.

Да, в инструкции упоминается, что термометр показывает лишь приблизительное значение. 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.

При подключении устройства к аккумулятору тут же начинает работать вентилятор. Без каких-либо дополнительных действий прибор показывает уровень заряда аккумулятора. 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”

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. 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 и зарядки можно только отключив от батареи всех потребителей.

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 заметно улучшились.

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. 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.

Ток прибор показывает верно.

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.

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 тестером АКБ.

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

Конечно мало! При заявленном производителем токе в 480А.

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.

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:

·         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.