iCarTool IC-107 — 3 в 1: универсальный прибор для решения всех аккумуляторных задач автолюбителя

Это третья часть рассказа о зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов фирмы iCarTool. Речь пойдет о флагмане этой категории приборов – IC‑107.

Это зарядное устройство, как и исследованные мной ранее в первой и второй частях, с режимом восстановления ресурса аккумуляторов. Две предыдущих зарядки заметно отличались в реализации этого режима. Тем интереснее будет исследовать этот прибор.

Но главная «изюминка» прибора состоит в функции проверки аккумулятора, системы запуска автомобиля и его генератора. Ей уделим особое внимание.

Упаковка, комплектация

Коробка выполнена в том же стиле, что и у младших моделей.

Открываем:

Внутри само устройство, инструкция, чехол и отдельный шнур для подключения к сети 220 вольт. Вполне осознанный шаг создателей – сделать шнур отсоединяемым. Прибор может работать без сетевого питания. Разумеется, как зарядное устройство он работать не будет, но вот функции проверки аккумулятора и автомобиля будут доступны в полной мере. Шнур же в этом случае будет только мешать.

Прибор снабжен довольно качественными «крокодилами». Для подобного типа устройств требуется разделить контакты, нагруженные большим током, и контакты, через которые контролируется напряжение на выводах аккумулятора. Вот и здесь – на каждом крокодиле есть дополнительный контакт с зубчиками, который заизолирован от собственно крокодила и подключен к отдельному проводу, идущему в корпус прибора. Крокодилы тугие, контакт должен быть хорошим.

Для проводов предусмотрена застежка на липучке, чтобы они не путались, когда разматывать на всю длину нет необходимости.

Да и сумочка выглядит весьма качественно, надпись iCarTool сделана вышивкой. Создается такое впечатление, что производитель не экономил.

Инструкция на русском языке еще раз излагает то, что кратко описано на коробке.

Вскрытие

Для доступа во внутренний мир прибора понадобится провести три манипуляции: отщелкнуть красные боковины, отклеить приклеенные снизу резиновые ножки, под ножками добраться до винтиков и выкрутить их. И предстает перед нами такая картина:

Желтая плата – силовая часть.

Зеленая – интеллект прибора.

Продолжаем разборку.

Обращают на себя внимание довольно массивные радиаторы на силовых транзисторах.

Мощный резистор на «интеллектуальной» плате. Там же два реле, температурный датчик, пищалка.

Посмотрим на примененные транзисторы и микросхемы:

Мозг всего прибора – микроконтроллер SWM181CBT6-60. Довольно шустрый 32‑битный микроконтроллер с архитектурой ARM, работающий на частоте до 48 МГц.

Из любопытного тут еще есть:

-операционный усилитель MCP6004

- L7805CD, стабилизатор напряжения на 5 В 1,5 А.

И мосфет LR024N

На силовой плате:

ШИМ-контроллер UC3843A

Мосфет NCE6020AK

Пятивольтовый линейный регулятор L7805CV

NSD118 – NPN транзистор на 7 А

F7N65S – мосфет на 7 А

Довольно странно выглядит разъем для шнура 220 вольт: он густо заизолирован герметиком. А на проводе застыла клякса из припоя. Хорошо, я заметил. Могла бы отлететь и где-нибудь закоротить.

Вентилятор, который тут применяется, имеет размеры 50 на 15 мм. Напряжение 12 вольт.

Все, пора собирать все обратно и приступать к тестам.

Контроль состояния аккумулятора

Тут надо оговориться о замерах емкости.

Не существует абсолютно достоверных способов определить остаточную емкость аккумулятора и его ресурс. Каждый способ в той или иной степени экстраполирует измерения до определенной точки, которая в принятой модели вычислений считается конечной. Даже если представить, что мы на самом деле полностью разрядили аккумулятор и тщательно подсчитали отданный ток и время, то в следующий раз, когда мы будем его точно так же разряжать, он уже не выдаст такой же заряд. Особенно это касается современных кальциевых аккумуляторов, которые не любят глубоких разрядов.

Таким образом, показатели «здоровья» аккумуляторов – синтетические, они основаны на измерении опосредованных величин.

То же касается оценки максимального тока. Он зависит от многих параметров. И если после зарядки наш прибор показал нам, скажем, 400 А, то в другой раз будут ли нам доступны эти 400 А, если аккумулятор простоял на холоде неделю, питая сигналку? Конечно, нет.

Получается, смысла в измерениях нет? Нет, смысл есть. Просто надо понимать, что статичный уровень – ничто. Динамика – все. Если пару раз в год, скажем весной и осенью, при умеренных температурах и приблизительно равных условиях проверять одним и тем же прибором аккумулятор, можно будет заметить резкое ухудшение характеристик, когда что-то пойдет не так. Если прошлой зимой наш восьмицилиндровый двигатель не вполне уверенно заводился при состоянии здоровья аккумулятора в 68%,а нынешней осенью от здоровья осталось 61% - пора менять батарею. Но для трехцилиндрового матиза этот аккумулятор еще очень даже можно было бы использовать.

Короче говоря, от приборов рассматриваемого типа требуется: релевантность показателей – раз, и хорошая повторяемость – два. А конкретные амперы и миллиомы не так уж важны.

Приборы для проверки аккумуляторов можно условно разделить на два типа:

1.    нагрузочные вилки, которые пропускают ток от аккумулятора через известную нагрузку и вычисляют внутреннее сопротивление батареи по падению напряжения.

2.    приборы, определяющие сопротивление батареи по импедансу - ее реактивному сопротивлению при подаче на батарею переменного тока.

Второй тип более компактен и прогрессивен, но требует более сложной аппаратуры и математики.

В нашем подопытном приборе используется второй вариант тестирования аккумулятора. Поэтому тут не требуются толстые провода, мощные нихромовые резисторы и хорошее охлаждение.

Переходим к практике.

Подсоединяем провода. Загорается экран. Перед нами меню прибора. Первый же пункт – тестирование. Выбираем. Далее нужно выбрать тип аккумуляторной батареи и стандарт, по которому сертифицирована батарея. В нашем случае это европейский стандарт EN. Выбираем ток, заявленный производителем батареи как максимальный: 480 А. Все, дальше прибор берет 5 секунд на подумать.

Для сравнения я провел тот же тест прибором Foxwell BT100Pro.

Да, коллега Фоксвелл более пессимистичен. Кому же доверять больше? Без разницы! Как я уже говорил, вы никогда не поймете по миллиомам, запустится ли двигатель или нет. Каждый раз для запуска будет нужен свой минимум, зависящий от сотни факторов.

Может быть, прибор показывает погоду на Марсе? Я провел десять измерений последовательно. Foxwell BT100Pro показал исключительно точное совпадение всех измерений.

IC-107 выдал такой разброс по внутреннему сопротивлению:

13,36 - 5 раз

13,32 - 3 раза

13,38 - 1 раз

13,34 - 1 раз

Остальные параметры флуктуировали пропорционально, т. к. они вычисляются из значения внутреннего сопротивления и ЭДС батареи.

В некоторых случаях я менял положение крокодилов между замерами, в некоторых – нет. Видимого влияния на повторяемость это не оказало.

Я считаю, это приемлемый результат.

После зарядки аккумулятора я повторил измерения.

В общем, приборы отслеживают изменения. Хотелось бы, конечно, чтобы оценка здоровья аккумулятора (SOH = state of health) оставалась стабильной при заряде-разряде, а менялась только оценка заряда (SOС = state of charge). Но нужно понимать, что при разряженном аккумуляторе, в котором серная кислота превратилась в воду, а свинец – в сульфат свинца, никакому прибору не разобраться, удастся ли после следующей зарядки растворить эти кристаллы обратно, переведя сульфат в свинец, а воду – в кислоту. Поэтому, при заряде проседает и SOC и SOH. Чтобы выяснить состояние аккумулятора, надо сперва его хорошенько зарядить.

Да, важно упомянуть: результаты последнего измерения заносятся в память прибора. Это на первый взгляд незаметная, но очень полезная функция. Главное, не забыть перед новыми измерениями просмотреть результат прошлых, чтобы сразу оценить динамику. И тогда не понадобится записывать числа на бумажки, которые уж точно за полгода куда-нибудь подеваются.

Чтобы выяснить, кто же из приборов точнее показывает, я попробовал сам проверить внутреннее сопротивление аккумулятора, руководствуясь законом Ома и ГОСТом, регламентирующим такую проверку. Кстати говоря, ГОСТ есть и на этот, современный метод. Так что тестирование аккумулятора переменным током – это никакое не шаманство, а вполне научный подход.

Что же до рекомендаций по определению сопротивления омическим методом, то процесс выглядит так.

1. Нагружаем аккумулятор током, равным 0,2 от номинального.
2. Выдерживаем 10 секунд, чтобы снять поверхностный заряд с пластин.
3. На 10-й секунде замеряем ток и напряжение на батарее.
4. Подключаем основную нагрузку, рассчитанную так, чтобы ток был равен номинальному.
5. Ждем 1 секунду, чтобы ток установился.
6. Снимаем показания тока в цепи и напряжения на аккумуляторе.
7. Высчитываем внутреннее сопротивление по формуле:

         Rвн = (U1-U2)/(I2-I1)

Идеально попасть в нужные токи у меня не получилось – нагрузками были попавшиеся под руку лампочки. Но закон Ома выполняется на всем протяжении вольт-амперной характеристики, так что я все-таки решил попробовать.

Считаем:

Rвн = (12,76-12,66)/(4,546-0,666) = 0,1/3,88 = 0,026 Ом

Итого, внутреннее сопротивление аккумулятора приблизительно 26 мОм. Это, конечно, много, неправдоподобно много, но чистота эксперимента у меня, прямо скажем, хромает.

Тем яснее стало, что заменить продвинутый прибор лампочкой, парой мультиметров и методикой из ГОСТа не так-то просто.

Я бы поставил IC-107 за функцию тестирования четверочку с плюсом: не всегда идеальная повторяемость. Некоторая тенденция к оптимизму в оценках. Но главное - функцию свою он выполняет. А раз уж для оценки аккумулятора прибору не нужно питание от сети, с ним можно прийти в магазин и выбрать самый хороший аккумулятор по объективным критериям, а не по рассказам продавца. Одна-две таких покупки – и прибор фактически оправдает свою стоимость.

Тестирование системы запуска

Тестирование цепи аккумулятор-стартер нужно как связующее звено, которое необходимо учитывать, переводя академический в общем вопрос «как там дела с аккумулятором?» в практическую плоскость «я вообще запущу сегодня машину?». Потому что аккумуляторные клеммы, сечение проводов, качество контактов во втягивающем реле, износ втулок стартера, его смазка, масло в двигателе, компрессия, температура – все это очень влияет на запуск. Прибор показывает два основных параметра: время работы стартера и минимальное напряжение в момент запуска двигателя. Чем меньше первое и больше второе – тем лучше. Ну что сказать. В отличии от предыдущей функции, эту как раз можно реализовать подручными средствами. Для определения минимума напряжения достаточно подключить к аккумулятору вольтметр, способный фиксировать минимальное значение напряжения. Такие приборы сейчас широко распространены. Для выяснения времени работы стартера есть много методов. От ручного определения при помощи секундомера до снятия процесса запуска на видео с последующим определением в видеоредакторе количества кадров. Да, все это можно. Но стоит ли знание о времени запуска таких хлопот? Водитель с минимальным опытом и так знает, заводится ли сегодня его машина «с полтыка» или нехотя. А точнее знать на практике и не нужно.

Определение состояния генератора

Этот тест прибора поможет выяснить, все ли в порядке с диодным мостом генератора. Бывает плавающая неисправность, когда напряжение вроде бы есть, а вот электрический ток в нужном количестве не генерируется. Такое случается, если пробит один из выпрямительных диодов генератора. Эту неисправность можно диагностировать при помощи осциллографа по увеличенной амплитуде колебаний напряжения. А если нет осциллографа – поможет этот прибор. Найдет диапазон колебаний напряжения и даже нарисует что-то похожее на осциллограмму. Выглядит это вот так:

В нашем случае с генератором все в порядке.

Разобрались с диагностическими функциями, переходим к основным.

Восстановление аккумулятора

Два уже рассмотренных в предыдущих частях прибора пытались восстановить аккумулятор, подавая на него пульсирующий ток. Модель iCarTool IC-CH101 долбила импульсами сложной формы, так что непонятно было – то ли это такой высоконаучный метод, то ли к блоку питания забыли добавить выходной фильтр. iCarTool IC‑CH102 напротив, раз в полчаса менял уровень тока плюс-минус пол-ампера. Чем же обрадует нас IC‑107?

14 часов у меня восстанавливался аккумулятор. Я снял показания с регистрирующего прибора, построил график и получил…

…вот такого «слоника».

Рассмотрим поближе, из чего он состоит. Я обозначил на графике три участка, вот они вблизи:

Это колебания тока, близкие по форме к синусоиде, с частотой порядка 1,1 Гц и амплитудой от нуля до четырех ампер в начале слоника и до пол-ампера у кончика хобота. Точнее описать форму импульсов трудно, т.е. максимальное разрешение по времени моего регистратора было 0,25 секунды и на каждый период приходилось примерно по четыре измерения.

Интересно другое: график напряжения находится точно в противофазе с графиком тока. Даже если представить, что нагрузка у нас чисто емкостная, то все равно должно быть отставание напряжения на pi/2, а не на pi. Может быть, дело в запаздывании в измерении одной из величин, я не знаю. Объяснения этого феномена у меня нет.

Чтобы удобнее было оценивать среднее значение тока и напряжения, я выровнял колебания, применив фильтр Калмана с коэффициентом 0,01, и вот что у меня получилось:

Так уже намного понятнее, верно?

Были ли эти 14 часов лучшими часами жизни многострадального аккумулятора? Посмотрим на результаты. При разряде на лампочку в 21 Вт нарисовалась такая кривая напряжения:

Стало ли аккумулятору лучше? Сравним с предыдущими графиками, полученными при восстановлении приборами из первой и второй частей обзора:

Я не стал рисовать легенду, т.к. положение графиков говорит само за себя: чем выше график – тем больше циклов восстановления пережил аккумулятор. За единственным исключением, которое объясняется длительным перерывом между зарядкой и разрядкой. А самый верхний график соответствует результату восстановления аккумулятора прибором IC-107. Он практически совпадает с графиком разряда после восстановления прибором IC-CH102. Вообще, несложно заметить, что эффективность восстановления падает с количеством перенесенных циклов. Быть может, это связано с эффективностью методов (а мы теперь знаем, что они во всех трех приборах разные), а может с принципиальным насыщением – никакой метод больше не в силах добавить жизни старенькому Бошу.

Стандартный режим зарядки

Теперь самое время зарядить аккумулятор в стандартном режиме зарядки. Включаем:

Ба, да тут опять колебания с довольно большим размахом! Но на этот раз не от нуля, а от полутора ампер. На последнем этапе колебания прекращаются, течет постоянный ток меньше ампера. Напряжение постепенно растет, ток падает.

Пропускаем через фильтр Калмана:

Можно сказать, что режим зарядки у нас гибридный: отчасти он должен и емкость восстанавливать.

Точность измерений

С точностью у прибора все хорошо. На первом этапе зарядки на экране прибора отображается не мгновенное, а реальное действующее значение тока. За первые полчаса зарядки аккумулятор в действительности принял 1,5 А∙ч при отображаемом токе в 3 А.

После перехода на зарядку постоянным током показания можно сверить с мультиметром:

Ток:

Напряжение:

Кроме тока и напряжения, отображается и текущий заряд в процентах.

КПД, шум, нагрев.

Прибор тихонько стрекочет блоком питания при работе в режиме зарядки и восстановления. Это слышно, отчасти из-за того, что вентилятор работает довольно тихо.

Воздух выдувается едва теплее окружающего, корпус холодный, признаков перегрева нет.

Считаем КПД:

1,92*13,71/37=0,71

КПД конечно не слишком высокий. Но это плата за функционал.

Плюсы, минусы, итоги:

Плюсы:

• прибор работает, заряжает, восстанавливает, проверяет – все функции в рабочем состоянии.
• показания вольтметра и амперметра достаточно точны.
• память на результаты предыдущих измерений позволяет легко оценить динамику.
• сумка, отсоединяющийся провод – все сделано с умом и для людей.

Минусы:

• параметры аккумулятора слегка флуктуируют от измерения к измерению
• перевод интерфейса на русский язык выполнен не без недостатков
• при всем продвинутом функционале, не подсчитывается количество ампер-часов
• не заявлена поддержка гелевых аккумуляторов
• не регулируется зарядный ток.

Итог:

Устройство интересно своей универсальностью, оно закрывает практически все потребности пользователя, касающиеся автомобильного аккумулятора. Вместе с тем, каждая функция выполнена в самом простом виде, с минимумом настроек. Можно порекомендовать автолюбителям, которым нужен богатый функционал, но которые не желают тратить много времени на глубокое изучение вопроса и приобретать отдельные инструменты под каждую задачу.

Ссылка:

iCarTool IC-107 - тут можно приобрести устройство.