Привет, Хабр! По многочисленным просьбам, сегодня мы изучим и испытаем долгожданную новинку — продвинутое зарядное устройство, пришедшее на смену снятому с производства Кулону 910.
Эти аппараты предназначаются для тех, кто любит самостоятельно настраивать параметры этапов заряда, сохранять и изучать графики напряжений и токов, а также использовать прибор в качестве многофункционального блока питания.
Также устройство снабжено функцией разрядной нагрузки для проведения контрольно-тренировочных циклов.
Кроме собственно зарядного устройства, упаковочная коробка содержит бумажную инструкцию и толстые алюминиевые провода с мощными крокодилами, присоединяемые к винтовым клеммам на передней панели.
Последние также позволяют использовать штекеры типа «банан», как в лабораторном оборудовании школьного кабинета физики. Это очень удобно для блока питания в домашней мастерской, если там имеются разъёмы данного типа.
Подопытный аккумулятор
Однако сегодня мы начнём испытание прибора с его основной функции — заряда автомобильной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, в качестве которой выступит e-LAB 6СТ60VL производства Елабужского завода.
На примере почти такого же аккумулятора мы рассматривали критерии полноты заряда при отсутствии доступа к электролиту. Здесь этот доступ имеется, и он позволил продемонстрировать адекватность измерения заряженности электрическим путём.
Теоретические основы
Кто-то может спросить, разве для этого недостаточно просто термометра и вольтметра? Достигли напряжения разомкнутой цепи порядка 12.85 вольта после суток отстоя при комнатной температуре — и аккумулятор заряжен, разве нет? На деле не всё так просто.
Природа свинцово-кислотного аккумулятора имеет свои особенности. Отрицательные активные массы, состоящие из губчатого свинца, а также положительные активные массы, представляющие собой оксид свинца, в процессе разряда «забирают сульфат-ион» у серной кислоты, «превращая её в воду» и становясь сульфатом свинца.
При заряде последний, наоборот, «возвращает сульфат-ион воде, превращая её в кислоту». Фразы заключены в кавычки, поскольку они сильно упрощают реальные электрохимические процессы, однако на практике этого вполне достаточно для понимания данного вопроса.
Итак, истинной мерой заряженности аккумулятора является концентрация серной кислоты в электролите, которую можно определить по плотности последнего, измеряемой поплавковым ареометром (денсиметром) или оптическим рефрактометром.
Такое простое и удобное измерение стало возможным благодаря тому, что серная кислота тяжелее воды. Но по этой же самой причине электролит проявляет склонность к расслоению. Образовавшаяся внизу банки кислота не спешит подниматься вверх, где её недостаток может привести к замерзанию в холодное время года.
Больше — не значит лучше
Существует упрощённая формула, связывающая плотность электролита и напряжение разомкнутой цепи свинцово-кислотной аккумуляторной ячейки.
При расслоении электролита в, казалось бы, полностью заряженном аккумуляторе мы наблюдаем повышенное напряжение разомкнутой цепи, вызываемое аномально высокими концентрациями кислоты в нижних слоях.
Кроме всего прочего, это означает недостаток воды, необходимой для протекания реакции Гладстона-Трайба в направлении заряда. То есть, неустранённое расслоение будет обязательно приводить к прогрессирующей сульфатации, потере эксплуатационных характеристик и постепенному выходу аккумуляторной батареи из строя.
Некоторые гаражные мудрецы считают, что чем выше напряжение разомкнутой цепи, тем лучше состояние аккумулятора. После правильного полного заряда с десульфатацией и перемешиванием электролита это напряжение перестаёт превышать 13 вольт и приходит в норму, что трактуется народными мыслителями как «разрушение в результате кипячения».
Сниженный срок службы аккумуляторов, заряжаемых по заветам непревышения пятнадцати вольт, такие советчики объясняют «заговором производителей», добавляющих в свинцовый сплав решёток и несуще-токоведущих конструкций «вредительский» кальций для повышения прибыли от продажи новых батарей.
Не просто вольтметры
Для всесторонней оценки состояния автомобильных аккумуляторов необходимо измерение не только напряжения разомкнутой цепи, но и внутреннего сопротивления. Кроме мощных нагрузочных вилок, с данной целью выпускаются малогабаритные цифровые тестеры. Примером может служить Konnwei KW650.
Этот компактный недорогой приборчик с цветным экраном и русскоязычным интерфейсом «знает», что такое «мнимый», или «поверхностный» заряд — аномальное повышение напряжения разомкнутой цепи, вызываемое не только расслоением электролита, но и поляризацией пластин аккумулятора.
Для определения внутреннего сопротивления в таких приборах, а также некоторых зарядных устройствах, используется метод пульсирующего тока. Он заключается в применении небольшого (по сравнению с нагрузочной вилкой) резистора или полупроводникового стабилизатора тока, подключаемого и отключаемого с некоторой частотой.
Изменение напряжения на клеммах под действием потребляемого тока фиксируется прибором и служит основанием для расчёта внутреннего сопротивления, а также тока холодной прокрутки и показателя здоровья аккумулятора в процентах.
Примером зарядного устройства, использующего метод пульсирующего тока, может служить Бережок-V1. На фото показаны два стабилизатора, которые отдают тепло медным полигонам и применяются не только при заряде реверсивным (асимметричным) током, но и для измерения внутреннего сопротивления батареи.
Бережок-V1 имеет два режима работы: автоматический адаптивный с модуляцией силы тока в реальном времени, при котором пользователем задаётся только максимальное напряжение завершения заряда, а также ручной со стабилизацией тока и на��ряжения (режим CC/CV или блока питания).
Кулон 830 не измеряет внутреннее сопротивление аккумулятора и не предусматривает адаптивных режимов, зато позволяет пользователю самостоятельно запрограммировать четырёхступенчатый профиль заряда, в том числе с использованием прерывистого и реверсивного тока.
Итак, многолетний любимец публики Бережок-V1 делает всё сам, подстраиваясь под текущее состояние аккумулятора, тогда как более дорогая новинка Кулон 830 позволяет экспериментировать с разными профилями заряда, устанавливая параметры вручную и сохраняя логи на SD-карту.
Оба зарядных устройства в горизонтальных пластиковых корпусах чёрного цвета снабжены чёрно-белыми жидкокристаллическими дисплеями. Бережок-V1 дополнительно имеет светодиодную индикацию, механическую кнопку, а также аналоговые регуляторы напряжения и тока, тогда как Кулон 830 оснащён пятью квазисенсорными кнопками мембранного типа и одним RGB-cветодиодом.
Состояние аккумулятора
Сейчас мы рассмотрим всё это более подробно, однако начать следует со входного контроля аккумуляторной батареи, которую мы будем заряжать.
Измеренная рефрактометром с автоматической температурной компенсацией плотность электролита по банкам от плюса к минусу составила 1.13, 1.12, 1.125, 1.12, 1.13 и 1.125 килограмма на кубический дециметр.
Как видим, аккумулятор сильно разряжен. По словам его владельца, он находился в таком состоянии в течение месяца. Произведём измерение прибором Konnwei KW650.
Внутреннее сопротивление 8.11 миллиома, ток холодной прокрутки в стандарте EN — 341 ампер из 600 паспортных. Состояние здоровья 56 процентов. Напряжение разомкнутой цепи 11.86 вольта. Вердикт тестера — требуется перезарядка. Соответственно, светится жёлтая пиктограмма с восклицательным знаком в треугольнике.
Для тех, кто хочет всё контролировать
Большинство автомобилистов предпочитает доверять свои аккумуляторы живым профессионалам или умной автоматике. Другие по старинке заряжают блоками питания со стабилизацией напряжения и/или тока либо без таковой, обходясь одним этапом заряда или перенастраивая источник питания вручную.
В отличие от простых стабилизаторов, программируемые зарядные устройства, и Кулон 830 в их числе, позволяют настроить по своему усмотрению параметры, пусть не адаптивного, но зато многоступенчатого профиля заряда, а также условия перехода между его этапами.
Это весьма увлекательный процесс, и сейчас мы к нему приступим. Начнём с главного меню выбора режима работы зарядного устройства, которое выглядит следующим образом.
В первую очередь, имеет смысл изучить и при необходимости скорректировать системные настройки прибора.
Меню расширенных настроек позволяет:
сохранять или не сохранять в энергонезависимой памяти параметры режимов блока питания и зарядного устройства,
установить температурный порог включения вентилятора в пределах от 40 до 80 градусов Цельсия (отключение производится при охлаждении на 5 градусов ниже порога),
включать или отключать отображение второго знака после запятой,
а также запись лога напряжений и токов.
Изменяемый в данный момент параметр отображается инвертированным пикселем, установленный флажок — галочкой, а сброшенный — пустым прямоугольником со скруглёнными углами. Прямо как в древних персональных компьютерах.
Меню клавиатуры и сигналов позволяет настраивать громкость от 1 до 10, включать и отключать звуковое сопровождение нажатия клавиш, информационные сигналы, а также задать время в секундах, по истечении которого производится гашение подсветки дисплея и блокировка клавиатуры, для разблокировки которой необходимо удерживать нажатой любую кнопку в течение трёх секунд.
В меню компенсации падения напряжения на проводах можно выбрать штатные провода, либо измерить сопротивление пользовательских, закоротив крокодилы после того, как на экране появится надпись с указанием сделать это. Если пользовательские провода слишком тонкие, прибор сообщит о необходимости их замены.
Пункт сброса настроек в главном меню позволяет вернуться к заводским настройкам, а также обновить прошивку прибора, если в его слот вставлена SD-карта с файлом, носящим соответствующее имя.
Теперь самое интересное
Энергонезависимая память прибора позволяет хранить восемь профилей заряда, индивидуально настроенных пользователем.
К сожалению, их невозможно сохранить на SD-карту или загрузить с неё. Управление со смартфона или компьютера также не предусмотрено.
Сейчас мы создадим новый профиль. Для этого сначала введём номинальные напряжение и ёмкость, которые будут отображаться в списке профилей.
Профиль может содержать от одного до четырёх этапов, каждый из которых имеет свою специфику. По умолчанию включён только одноступенчатый основной заряд током 10% ёмкости до напряжения 14.80 вольта.
Рекомендуемый режим предзаряда — пониженный стабилизированный ток (1 ампер) до напряжения 12 вольт. Сегодняшняя подопытная батарея разряжена не настолько глубоко, поэтому мы не будем активировать этот этап.
Если его всё же включить, то в данном случае Кулон 830 завершит предзаряд и перейдёт к основному заряду очень быстро, так как напряжение на клеммах практически сразу достигнет 12 вольт.
Расширенные параметры основного заряда по умолчанию выглядят следующим образом.
Критерием завершения этапа является превышение максимального времени (16 часов) или падение зарядного тока ниже заданного предела (1% номинальной ёмкости или 10% изначально установленного тока).
Также можно запрограм��ировать переход на следующий этап сразу по достижении установленного напряжения, не дожидаясь снижения тока, либо только по времени.
Имеется возможность использовать асимметричный заряд, задав силу разрядного тока (по умолчанию 1 ампер), длительность импульса заряда (5 секунд) и длительность разрядного импульса в процентах от зарядного. На форумах энтузиастов такой простейший алгоритм называется «моргалкой».
Чуть более продвинутый алгоритм — «качели» — реализован прибором Кулон 830 на этапе дозаряда:
заданный ток подаётся в течение 20 секунд, либо до касания заданного верхнего порога напряжения,
ток отключается на 20 секунд, либо до касания заданного нижнего порога напряжения,
алгоритм повторяется заданное время.
Дозарядные «качели» Кулона-830 не предусматривают разрядных импульсов. А этап хранения представляет собой обычный буферный режим.
Итак, авторы прибора реализовали на микроконтроллере то, что форумные энтузиасты осуществляют при помощи простейших компараторов и таймеров на Ардуино, плюс добавили логгер, сохраняющий файл отчёта в формате CSV.
,,,,,,,, Режим заряда АКБ. Профиль 1
,,,,,,,,АКБ 12В 50Ач
,,,,,,,,Основной заряд.
,,,,,,,,Напряжение 14.40В.Ток 5.00А.
,,,,,,,,Окончание по току. Ток 0.10А.
,,,,,,,,Время заряда 18 ч.
"Время работы ч:m:c","Время этапа ч:m:c","Напряжение,В","Ток,А"
"000:00:00","000:00:00","12,85","00,00"
"000:00:10","000:00:10","13,16","05,02"
"000:00:20","000:00:20","13,27","05,03"
"000:00:30","000:00:30","13,36","05,03"
"000:00:40","000:00:40","13,45","05,03"
"000:00:50","000:00:50","13,51","05,03"
"000:01:00","000:01:00","13,59","05,03"
Ещё предусмотрены защиты от короткого замыкания и подключения аккумуляторной батареи в неверной полярности, а также функция разрядной нагрузки для проведения контрольно-тренировочных циклов, о которой мы расскажем в одной из следующих статей.
Приступаем к испытаниям!
Снизим зарядное напряжение с 14.80 до 14.70 В и увеличим максимальное время заряда до 48 часов.
Ток окончания заряда снизим до 150 миллиампер.
К сожалению, настройка времени при этом сбрасывается до 16 часов по умолчанию, и это не всегда заметно, так как устройство переходит на более высокий уровень меню, где можно наблюдать только основные параметры этапов заряда.
Получается, что время необходимо устанавливать в последнюю очередь, иначе оно будет сброшено. Будем надеяться, что в новых версиях прошивки производитель исправит этот глюк.
Дозаряд и хранение мы пока не включаем, поскольку хотим исследовать эффективность основного заряда.
Нажимаем кнопку запуска и наблюдаем весьма информативный экран с названием и параметрами профиля и этапа заряда, текущими значениями напряжения, тока и температуры внутри корпуса прибора, а также счётчиками затраченного времени и отданных амперчасов.
Как видим, прибор реализует функцию плавного пуска, привычную нам по Бережку-V1. Заданный ток заряда не включается сразу с полной силой, а нарастает постепенно.
За 4 часа 52 минуты аккумулятору сообщено 29.1 амперчаса. Напряжение на клеммах составляет 13.21 вольта. Температура прибора 40 градусов Цельсия. Вентилятор работает на малых оборотах.
В помещении 22.4 градуса. Аккумулятор нагрелся совсем немного — до 25.8 градуса.
Утром следующего дня мы неожиданно сталкиваемся с надписью «Превышено время заряда». Это произошло по причине вышеописанного глюка прошивки.
Понаблюдать за непрерывным продолжительным зарядом до 14.7 вольта нам, к сожалению, не удалось. Зато можно посмотреть результаты и лог, если он записывался на SD-карту.
За 16 часов было сообщено 52.7 амперчаса, что составляет почти 88% паспортной ёмкости. Из этого можно сделать вывод о прекрасном состоянии аккумулятора.
Непосвящённый человек посчитает, что батарея полностью заряжена, и её пора возвращать под капот. Если необходимо срочно ехать, то в данном случае можно поступить и так, однако для долгосрочного сохранения эксплуатационных параметров аккумулятора, включая его надёжность, необходимо побороть все оставшиеся сульфаты и устранить расслоение электролита.
Сейчас имеет смысл воспользоваться рефрактометром и цифровым аккумуляторным тестером, но лог заряда не записывался, а нам хочется увидеть, до какого значения снизился зарядный ток при 14.70 вольта. Для этого придётся перезапустить заряд.
Входим в меню настроек этапа основного заряда и наблюдаем злополучные 16 часов.
Перенастраиваем на 48 и убеждаемся, что заданное значение сохранилось, поскольку оно было настроено последним. Хотя сейчас нам хватило бы и 16.
Для снижения тока до 150 миллиампер дополнительно к шестнадцати предыдущим потребовалось 9 часов 35 минут. За это время аккумулятору отдано 2.1 амперчаса.
Итак, уже затрачено более суток, и это только основной заряд. Как видим, классический метод CC/CV (постоянный ток/постоянное напряжение) ничуть не быстрее автоматических адаптивных алгоритмов, если задавать критерии завершения, необходимые для действительно качественного результата.
Этап дозаряда
Плотность электролита после основного заряда составила менее 1.23 килограмма на кубический дециметр, что свидетельствует о недозаряде и расслоении.
Устанавливаем напряжение 16.50 вольт и силу тока 600 миллиампер, завершение только по времени.
Активируем и настроим асимметричный заряд.
Запускаем. Прибор отображает и учитывает не только зарядные, но и разрядные токи.
За 1 час 44 минуты напряжение на клеммах достигло 15.25 В. Отдано 0.3 амперчаса. Наблюдается незначительное газовыделение.
В конце двадцать пятого часа дозаряда напряжение поднялось до 15.46 В. Аккумулятору сообщено 4.3 амперчаса.
Плотность электролита достигла 1.25. Это минимум, при котором допускается установка аккумулятора под капот.
По истечении заданных 35 часов прибор отключил заряд. Отдано ровно 6 амперчасов.
Плотность электролита чуть выше 1.26. Дозаряд нужно продолжать. На этот раз, установим ещё 40 часов, повысим ток до 1 А и отключим асимметричный заряд.
В конце восьмого часа дозаряда напряжение поднялось до 15.99 В. Отдано 8.1 амперчаса.
Плотность электролита во всех банках аккумулятора составила 1.28. Это как раз то, к чему мы стремились.
Итоги и выводы
На достижение результата потребовалось почти трое суток. Измеренный цифровым тестером после двенадцатичасового отстоя ток холодной прокрутки составил 536 ампер из 600 паспорт��ых, что соответствует состоянию здоровья 89%.
Напряжение разомкнутой цепи равняется 12.88 В, и это свидетельствует об отсутствии расслоения электролита.
Десульфатация адаптивным автоматическим устройством могла бы ещё улучшить характеристики данного аккумулятора, но и без этого результат весьма достойный.
Однако в данном эксперименте мы реализовали не один, а два этапа дозаряда с разными параметрами. Четырёхступенчатый профиль Кулона 830 предусматривает только один дозаряд, поэтому предварительно запрограммировать весь сегодняшний алгоритм не получилось бы.
Второй дозаряд необходимо настраивать после завершения первого, либо вызывать из другого предварительно сохранённого профиля.
Также на данном этапе требуется периодически контролировать плотность электролита, либо хотя бы значения напряжения и тока. А возможности дистанционного управления и мониторинга эта модель зарядного устройства не предусматривает.
В следующей статье мы испытаем эффективность асимметричного заряда приборами марки Кулон и выясним, насколько хорошо он помогает снизить потерю воды.
Опытные данные предоставлены Аккумуляторщиком Виктором Vector.
© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»