Умная клемма и дедовский диод: как доработать систему IBS, чтобы АКБ заряжалась полностью

Все чаще в современных автомобилях  встречается система IBS, что расшифровывается как Intelligent Battery Sensor — умный датчик аккумулятора. Также существуют и иные наименования того же самого, например, AMS — Alternator Management System. Но под любым именем эта система предназначена для реализации интеллектуальных алгоритмов зарядки АКБ и всестороннего контроля за бортовой электросетью автомобиля через управление напряжением генератора.

Массово IBS начала распространяться в автопроме где-то в начала 2010 годов. Сначала она появилась на автомобилях премиум-класса и преимущественно — на моделях с системой пуска двигателя «старт-стоп», где аккумулятор подвергался повышенным нагрузкам. Затем IBS добралась и до относительно бюджетных машин, в том числе и без «старт-стопа». Автопроизводителям эту систему навязали в рамках «зеленой повестки», обещав «ноль-ноль-сколько-то» процентов снижения расхода топлива, а конечным потребителям – как систему, якобы продлевающую ресурс аккумулятора. То есть, экономящую деньги автовладельца и в итоге — уменьшающую ротацию аккумуляторов во вселенной. А это опять же сберегает природу. 

Если принимать все обещания на веру, то польза от IBS вроде бы есть. Но многих автовладельцев не покидает ощущение непропорциональности программно-аппаратной сложности системы и малоощутимого «выхлопа» от нее. А некоторые водители и вовсе сталкиваются с реальными проблемами с аккумулятором, порожденными именно специфическими алгоритмами деятельности IBS, и вовсю обсуждают на форумах способы дезактивации этой «полезной» функции.

Как работает IBS

Забавно, но немыслимо упрощенное подобие системы IBS знакомо автолюбителям едва ли не с первой половины ХХ века. В старых автомобилях привычным индикатором на приборной панели был амперметр, подключенный между генератором и аккумулятором (ток стартера, разумеется, через этот амперметр не проходил). Если помните, его стрелка в режиме покоя располагалась посередине шкалы, а секторы шкалы слева и справа от нее были «минусовым» и «плюсовым». Благодаря такой конфигурации прибора водитель всегда четко видел, куда идет ток – от генератора к аккумулятору или наоборот.

Если стрелка в плюсовой зоне шкалы – все нормально, напряжение в бортсеть идет от генератора, АКБ заряжается. А по степени отклонения стрелки в плюс можно было судить и об интенсивности зарядки. Стрелка посередине с легким плюсом – батарея заряжена.

Если стрелка внезапно рухнула в минус – напряжение в бортсеть идет только от аккумулятора. То есть заряд полностью пропал из-за обрыва ремня генератора либо выхода из строя реле-регулятора. Стрелка в минусе при включенных мощных электропотребителях и степень ухода в минус уменьшается с подъемом оборотов – батарея разряжена, а оборотов двигателя в этом режиме движения для нормальной работы генератора не хватает. Так что из индикации простейшего аналогового амперметра опытный водитель мог получать весьма существенный объем информации о состоянии электрооборудования своей машины.

Амперметр информировал водителя и мотивировал его на некоторые действия на основе своей информации. Собственно, так называемая «умная клемма аккумулятора», она же основная часть системы IBS, не только следит за процессом зарядки АКБ и расходованием энергии бортсети, как и тот самый олдскульный амперметр, но и полностью автоматически управляет этими процессами. Водителю в целом и знать не положено, как эта система функционирует.

В «умной клемме» (в ее качестве используется всегда минусовая) находятся два основных датчика – тока и температуры батареи. Датчик тока все же первичен и наиболее важен; он работает примерно так же, как известный инструмент электриков – токовые клещи, представляя собой разновидность трансформатора тока. Он контролирует силу тока, его направление (от батареи или к батарее), а также с его помощью контроллер «умной клеммы» постоянно считывает количество энергии, идущее в том или ином направлении, с высокой точностью оценивая расход, приход и в конечном итоге — степень заряженности батареи. 

Коммутацию цепи батареи (ее отключение) система IBS ни при каких условиях не осуществляет – ни мощного реле, ни полупроводникового коммутатора в «умной клемме» нет. Она, ориентируясь на силу тока, его направление и температуру батареи, лишь непрерывно управляет обмоткой возбуждения генератора, изменяя напряжение в бортсети и отдаваемый генератором ток. 

Емкость аккумулятора «умной клемме» известна: количество ампер-часов батареи в автомобилях с системой IBS прописывается через диагностику. Известен и тип «химии» аккумулятора (EFB, AGM и другие), исходя из которого IBS управляет режимами зарядки – он тоже прописывается.  

Экономия топлива реализуется IBS за счет снижения при любой возможности токоотдачи генератора: чем она меньше, тем меньше «гена» нагружает коленвал двигателя и отнимает у него мощность. Продление срока службы аккумулятора осуществляется за счет более корректных уровней напряжения, важных для современных типов свинцово-кислотных аккумуляторов – EFB, AGM. IBS, как считается, не допускает перезаряда в жару и вредного заряда переохлажденной батареи, ограничивая начальный зарядный ток после запуска двигателя в мороз, увеличивая напряжение генератора постепенно и плавно.

Важно отметить, что система IBS не ограничивается вышеприведенной условной и упрощенной схемой и алгоритмами, зашитыми в блок обработки данных датчиков тока и температуры на «умной клемме». Она включает в себя также некоторое количество функционала, зашитого еще и в блок управления двигателем. Например, к этой части IBS относится функция так называемой «рекуперации». Когда машина тормозит, IBS максимально повышает токоотдачу генератора, чтобы использовать для зарядки батареи энергию торможения, обычно даром теряемую в виде тепла на колодках. А когда машина интенсивно разгоняется, блок управления, оценивая степень нажатия педали газа и рост скорости, дает команду реле-регулятору практически полностью снять напряжение с обмотки возбуждения генератора, чтобы он временно перестал отнимать мощность у двигателя. 

Вред от системы IBS

Как уже говорилось, описание принципов работы системы IBS выглядит разумно; в них нет никакой «магии» — чистая электротехника, все логично. Однако на деле зарядка аккумуляторов в автомобилях с IBS часто работает чудновато, и далеко не факт, что реально способствует продлению жизни АКБ. Да, проблемы возникают не всегда и не у всех: кто-то от этой системы в восторге. Но кто-то из-за неё и плачет.

Распространение информации о тонкостях работы умных систем зарядки среди широких народных масс началось примерно с конца 2010-х годов и, как обычно, с любителей Volkswagen. Они, к их чести, традиционно входят в число наиболее продвинутых автовладельцев, и любимой забавой этой публики всегда было программное и аппаратное внедрении в младшие модели опций от старших. Те, кто самостоятельно инсталлировал «умные клеммы» в недорогие и немолодые модели своих Volkswagen и Skoda, в целом поначалу бурно радовались. В первую очередь — из-за крошечной прибавки разгонной динамики у машин со скромными моторами объемом 1,4-1,6 литра благодаря вышеупомянутой функции «рекуперации» — отключению генератора во время разгона. Правда, спустя какое-то время появились и недовольные. Выяснилось, что IBS не слишком адекватно работает с подуставшими аккумуляторами, а также зимой. Алгоритмы работы, заложенные в систему, почему-то иногда считают АКБ заряженной раньше, чем она реально зарядилась, и спокойно снижают напряжение в бортсети. А за разгон, при котором генератор опять-таки толком не заряжает, электроника почему-то принимает продолжительное движение по трассе без какого-то особого педалирования. Результат же такой «работы интеллекта» – неожиданно пустой аккумулятор и нервная беготня с прикуривающими проводами.

Спустя какое-то время технология IBS начала уже штатно проникать и в более бюджетные автомобили, а наибольшее распространение в наших палестинах она получила благодаря китайскому автопрому – Chery, Geely, Haval и прочим. Кстати, именно от владельцев относительно недорогих «китайцев» и стало поступать наибольшее количество жалоб на IBS. Может быть, какие-то программные настройки IBS у тамошних инженеров не слишком отлажены. А может, из-за больших складских запасов китайских машин, ввозимых в Россию в последние годы, батареи части машин успевали засульфатироваться и повысить свое внутреннее сопротивление за время простоя на парковках автосалонов, и поэтому даже после экспресс-зарядки перед продажей система IBS в дальнейшем работала некорректно, считая, что батареи новые и исправные.

Так или иначе, но тревогу забили первыми те водители, у которых в машине имелась возможность контроля напряжения бортсети через мобильное приложение автосигнализации или хотя бы с помощью дополнительного нештатного вольтметра, встроенного в зарядку для смартфона. Люди неприятно удивлялись низкому напряжению при обычной повседневной езде: большую часть времени оно не достигало даже 13 вольт, поднимаясь выше 14 лишь во время торможения. И через какое-то время – сюрприз: невозможность завести мотор. Те, у кого не было вольтметров, узнавали о проблеме косвенно. Например, сев в машину, заведя мотор и обнаружив, что дворники еле-еле ползают по стеклу, а струя «омывайки» вялая, будто насос более простатитом. Скажем честно: даже система с очевидной пользой косвенно проявлять себя таким образом права не имеет. Так что проблема налицо.

Борьба с IBS: «фишки и диоды»

Первое, что делает измученный странным поведением IBS автовладелец, — отключает от «умной клеммы» аккумулятора небольшую пластиковую «фишку» — разъем провода, по которому клемма передает собранные и интерпретированные ей данные для корректировки работы реле-регулятора. Способ часто вполне работоспособен, поскольку IBS является не основным контроллером работы генератора, а лишь вспомогательным. И при её отключении генератор не обесточивается, разумеется, а переходит в простой «олдскульный» режим: работает, как на машинах без «аккумуляторного интеллекта», выдавая постоянно классические 14,2-14,5 вольта и удерживаясь на этом уровне стабильно, вне зависимости от типа езды, количества и мощности включенных потребителей электроэнергии и состояния аккумулятора. Многие водители такое отключение делают только на зимний период, считая, что летом IBS не так чудит, как в морозы. Недостатком же способа является постоянно горящий на приборной панели значок неисправности по аккумулятору. Некоторых это настолько нервирует, что они кушать не могут. 

Второй же способ не отключает IBS, а обманывает ее. Для этого автовладельцы вынужденно вспомнили древний-предревний дедовский прием, пришедший из эпохи старых Москвичей и Волг и оказавшийся (хотя в это трудно поверить) полезным и для современных, насыщенных электроникой автомобилей.

Предыстория тут такова. Максимальных 40-50 ампер генераторов автомобилей середины ХХ века вполне могло хватать скромному набору электропотребителей машин того времени. Но хотя на высоких оборотах генераторы и отдавали обещанный максимум, на низких, да еще и с включенными фарами и печками, выдавали чуть более, чем ничего. И при коротких городских поездках в холодное время года аккумулятор пребывал в состоянии перманентного недозаряда: генератор на низких оборотах плохо компенсировал промороженному аккумулятору то, что забирал у батареи стартер. И степень заряженности батареи медленно, но неизбежно падала.

Частично эту проблему решали малой кровью с помощью простого диода, который включали в разрыв провода, идущего на реле-регулятор. Любой кремниевый диод характерен падением напряжения на нем на 0,7-0,8 вольта. Если мы измеряем напряжение на батарее непосредственно на клеммах, и получим, предположим, 12 вольт, то измерение той же батареи, но уже через диод, покажет 12-0,8=11,2 вольта. Этот эффект позволял обманывать реле-регулятор, подавая на него контрольное напряжение через диод. Реле-регулятор управляет напряжением в бортсети по принципу обратной связи, отталкиваясь от измеренного им же напряжения — увеличивая его, когда оно меньше нормы, и уменьшая — когда наоборот. А когда мы подаем на измерительный контакт напряжение через диод, то регулятор считает, что оно ниже реального на 0,8 вольта, и, соответственно, на ту же величину его поднимает.

С годами хитрость с диодом подрастеряла свою популярность, но благодаря распространению IBS про неё снова вспомнили и вернули в обиход. Принцип тот же самый: обмануть реле-регулятор, работающий в паре с клеммой IBS, чтоб он поднял напряжение бортсети на ту самую величину падения на диоде – на 0,8 вольта. В блоке предохранителей и реле находят предохранитель контрольной цепи реле-регулятора и вместо него ставят диод. И напряжение зарядки, даже по-прежнему контролируемое системой IBS и постоянно меняющееся, будет во всех режимах как минимум повыше.

Хотя алгоритм корректной зарядки, задуманный автопроизводителем, в этом случае сбивается, многие считают, что общая суммарная заряженность батареи с таким лайфхаком выше, а риск внезапно не завестись зимой уменьшается.