Carga electrónica EBC-A10H de ZKEtech

Hace algo más de tres años publiqué un análisis de la carga electrónica ZKE EBC-A10, que enseguida se convirtió en uno de mis instrumentos principales para probar baterías. Seguro que ya la habéis visto, tanto a ella como a los gráficos que incluía en mis análisis de baterías.
El instrumento resultó ser realmente útil y, que yo sepa, su análisis fue el primero o uno de los primeros. Pero ha llegado el momento de actualizarlo: hoy hablaré de la nueva versión de esta carga.


Para empezar, responderé a la pregunta de por qué me he comprado una carga nueva si ya tengo una.
Hay varios motivos:
1. Sencillamente, una sola carga ya no me basta.
2. La nueva carga tiene más potencia.
3. Además, permite ajustar la corriente desde 50 mA, en lugar de 100 mA. Esto importa al probar baterías, porque a menudo las hojas de datos especifican precisamente esa corriente como valor de finalización de la carga.


Pero, en realidad, fui más allá: compré dos cargas nuevas y un pequeño complemento para ellas. Ya hablaré del resto en otra ocasión.
Al principio pensé en comprarla en AliExpress, pero allí cuesta 85 dólares. Por suerte, uno de mis lectores habituales, que también patrocina algunos de mis análisis, se ofreció a ayudarme con la compra. Se lo agradezco muchísimo.
A través de él encargué dos cargas, y tramitó el pedido mediante el intermediario Mist Express. Las cargas me costaron unos 95 dólares, el complemento unos 3 dólares y el envío 30: en total, casi 130 dólares. Si lo hubiera comprado todo en AliExpress, la suma se habría acercado a los 200, bastante más, en mi opinión.

El envío tardó unas dos semanas. La caja pesaba casi 3,5 kg; podéis haceros una idea de sus dimensiones por las fotos. Se podía ahorrar dinero pidiendo que volvieran a empaquetarlo y que lo enviaran en tren, pero quería recibirlo cuanto antes, así que lo mandaron en avión.

Las dos cargas vienen embaladas en «colchones» de aire, además de plástico de burbujas, y ambas llegaron sin daños visibles.


El paquete incluye:
1. Carga EBC-A10H
2. Cables de potencia con pinzas de cocodrilo
3. Cable de interfaz
4. Cable de alimentación
5. Manual y tarjeta de garantía.

El vendedor ofrece dos opciones de compra. La segunda cuesta unos 8 dólares menos y no incluye el cable de interfaz, la fuente de alimentación ni el cable de alimentación. El cable de interfaz se puede comprar por separado por 3 o 4 dólares, con lo que se ahorran 5 dólares; además, ya tengo fuentes de alimentación de sobra. Pero ahora, por desgracia, no está disponible esa opción de envío :(


Empezaré la descripción por los complementos.
Todo viene en bolsas separadas, así que queda bastante ordenado y «de marca».


El manual y la tarjeta de garantía. La garantía no tiene validez aquí y el manual está en chino, así que nos saltamos este punto. Si os hace falta, en Internet hay una descripción del software en inglés, que en la práctica es más que suficiente.


1. Cable de alimentación. Como suele decirse, «no lo quiero ni regalado»: primero pagué por el cable y luego también por el envío, y encima tiene un enchufe chino y es el típico cable «de ordenador», de los que cualquier aficionado a la electrónica o informático suele tener de sobra.
2. Juego de cables para conectar a una batería o a una fuente de alimentación. Los cables son muy flexibles. Si vais a hacer el pedido y vienen por separado, os recomiendo no escatimar y comprarlos.
3. A diferencia de mi carga, aquí hay cuatro pinzas de cocodrilo en lugar de dos, así que la conexión puede ser más flexible en algunas situaciones.
4. Los terminales de potencia son de cobre y llevan grabado «30 A». Los cables están soldados, no simplemente crimpados.
5. El cable de interfaz es útil, aunque, si se quiere, se puede sustituir fácilmente por un cable USB-TTL RS232 normal.
6. Conector para la carga. ZKEtech utiliza tres tipos:
MiniUSB, aunque en realidad no es USB: simplemente se utiliza el mismo conector. Si se conecta un cable USB, no se quemará nada; sencillamente, no funcionará.
Conector aeronáutico de 3 o 4 contactos. Hay que fijarse en la propia carga; por desgracia, no siempre se indica qué conector lleva. En mi caso es de 4 contactos. El vendedor ofrece las dos opciones y el mío venía incluido.


La carga.
La carcasa se ha rediseñado claramente. En mi modelo era simplemente la carcasa de una fuente de alimentación; esta, en cambio, tiene una carcasa grande y completa, con la fuente de alimentación integrada y terminales convencionales. El acabado de pintura es cuidado y, la verdad, no hay nada que objetar. Bueno, quizá se echa en falta un asa que se pueda usar como soporte.


También ha cambiado el control: los cuatro botones se han sustituido por un encoder pulsable y un botón de inicio. En esencia, no ha cambiado nada, pero es más cómodo de usar. Por otro lado, solo utilicé el control manual una vez, cuando preparé el análisis de la versión anterior hace tres años; después, solo he usado el control desde el ordenador.
La pantalla, bueno, eso está claro.
Cuatro terminales: dos de potencia, marcados como A+ y A-, y dos de medición, V+ y V-, respectivamente.
La disposición de los terminales es incómoda: los positivos están a la izquierda y los negativos a la derecha. No se puede cambiar, como mínimo porque las etiquetas de la carcasa seguirían estando donde están.


En los laterales hay rejillas de ventilación; en la parte trasera, un ventilador, el conector de alimentación, un interruptor iluminado y un fusible.
En la parte inferior hay cuatro patas; la carga no se desliza sobre la mesa.


También hay un sello de garantía que ya venía despegándose por sí solo. En la foto se ve cómo quedó después de que intentara volver a pegarlo en su sitio :)
Pero como la garantía no me va a servir de nada, lo quitamos.


La estructura de la carcasa es sencilla y clara: una tapa en forma de U y una base en forma de L.
El sistema de refrigeración está bien pensado: el ventilador refrigera a la vez el disipador, el cargador, el shunt y la fuente de alimentación.


Por el lado derecho sobresalen las aletas del disipador del conjunto de potencia. Por mi experiencia con mi carga electrónica de alta potencia, puedo decir que el disipador no tiene mucho margen.


En el otro lado está todo lo demás.


Por alguna razón han puesto un ventilador delgado. Yo habría instalado uno más habitual, de 20 o 25 mm, aunque mi carga electrónica de alta potencia también lleva uno delgado; en ese caso no había espacio y fue una solución obligada.


Me sorprendió lo ordenado del montaje: los cables tienen terminales y todos los conectores están fijados además con adhesivo termofusible. Pero por pasar los cables de interfaz por debajo de la fuente de alimentación y no darles aislamiento adicional, les daría un buen tirón de orejas.


Por cierto, sobre la fuente de alimentación: creo que no tiene mucho sentido describirla en detalle, porque es la conocida fuente de alimentación «popular» de 24 V. Quizá podría probarla algún día, ya que mi análisis de hace cuatro años está claramente desfasado.
La fuente de alimentación está diseñada para 100-120 W; con ella, el cargador tendrá una potencia más o menos similar (20 V, 5 A), así que no hace falta cambiarla, sobre todo porque aquí cuenta con refrigeración activa.
Yo seguramente modificaré el cargador y cambiaré la fuente de alimentación, aunque esto último aún está por decidir.


La placa de potencia.
En realidad, no hay mucho que describir: en ella están el cargador, el estabilizador de alimentación de la «lógica», el shunt, los transistores y otros componentes pequeños.


Aunque no, hay una diferencia importante: aquí han instalado un relé.
El caso es que en la versión anterior de la carga electrónica apareció un fallo, y además peligroso.
El cargador está controlado por un controlador, y todo iría bien si no fuera porque hay dos formas de controlarlo:
1. el controlador permite que funcione el cargador
2. el controlador impide que funcione el cargador

Aquí se utiliza el segundo método: el cargador siempre se pone en marcha y el controlador se encarga de apagarlo. Si se conecta la alimentación con una batería de baja tensión conectada y la fuente de alimentación no es muy potente, se produce una sobrecarga y la fuente entra en modo de protección.
En ese caso, el controlador no arranca y el cargador sigue machacando la batería, intentando cargarla hasta una tensión que permita arrancar al controlador. Yo ya tropecé con ese problema y casi mato la batería.

En los dispositivos nuevos, el fabricante ha corregido este problema: la alimentación después del cargador pasa por un relé y solo se conecta cuando hace falta que funcione, por lo que la situación descrita queda descartada.


En el conjunto de potencia se utilizan dos transistores IRFP250M conectados en paralelo; al menos, no he visto circuitos para equilibrar la corriente.
Junto a uno de ellos hay un relé térmico de 50 grados. El ventilador tiene dos velocidades: el controlador activa la primera si la potencia supera los 10 W; de la segunda se encarga el relé térmico.

Cerca del transistor se ven terminales para conectar un termistor, pero no se utilizan.


El cargador es exactamente igual al de la versión anterior; aquí no hay nada nuevo, aunque me gustaría sustituir el inductor por uno más potente.


La placa del controlador: aquí tampoco hay nada nuevo. La placa es idéntica en hardware a la de mi carga electrónica anterior; la única diferencia está en el firmware. Se me acaba de ocurrir: ¿y si la protección contra lectura está desactivada...?


La encendemos y vemos la misma triste pantalla LCD. Aunque la necesito quizá solo un poco más a menudo que el teclado, al fin y al cabo a veces la miro. Pero no quiero cambiarla, eso seguro.


En modo manual, la pantalla muestra:
1, 2. Modo de funcionamiento, tensión y corriente actuales, además del tiempo y la capacidad en mAh, y la potencia y capacidad actuales en Wh.
3, 4. Lo mismo durante el funcionamiento.
5, 6. Hay modos CC (corriente constante) y CP (potencia constante); por desgracia, no hay modo CV, que habría sido muy útil.
7 - 11. Pero lo que me sorprendió es que hay modos de carga para distintos tipos de baterías. El modo LiPo también sirve para Li-Ion, ya que, en esencia, son lo mismo.
12. Por supuesto, también hay un modo de carga manual, en el que se ajustan la corriente y la tensión manualmente.


Antes de las pruebas, voy a indicar las especificaciones técnicas; primero, en su versión original, es decir, en chino.


Y ahora, un breve resumen traducido por mí.
Alimentación: 19-24 V, 4 A, o desde 220 V si se dispone de una fuente de alimentación integrada
Rango de tensión de entrada: 0.00-30.00 V; resolución de medición: 0.01 V
Rango de tensión de salida: hasta 18 o 22 V; este punto no está del todo claro.
Corriente de carga: 0.05-10.00 A; resolución de ajuste: 0.01 A
Corriente de carga de baterías: 0.05-5.00 A; resolución de ajuste: 0.01 A
Modo de carga: CC, CP
Modo de carga de baterías: CV
Error de medición de tensión:
Hasta 4.5 V: resolución de medición de 0.003 V; error ±0.5%
De 4.5 a 30 V: resolución de medición de 0.01 V; error ±0.5%
Medición de corriente: 0.05-10.00 A; resolución de 0.01 A; error ±0.5%
Medición de capacidad
Hasta 10 Ah: resolución de 0.001 Ah (1 mAh)
10-100 Ah: resolución de 0.01 Ah (10 mAh)
100 Ah o más: 0.1 Ah


Y pasemos a las pruebas.

Primero, la precisión de la medición de la tensión de entrada, que también determina la precisión del ajuste de la tensión de fin de carga.
Por lo que puedo juzgar, no hay nada que objetar: la precisión es aceptable, aunque no puedo quitarme de la cabeza la sensación de que mi antigua carga está calibrada con algo más de precisión.

Las dos últimas fotos muestran la tensión máxima de entrada; si se supera, aparece una indicación de sobrecarga.


También hay algunos matices: aunque en las especificaciones se indica una resolución de 0.01 V para el rango de 4.5-30 V, en la práctica no se cumple, ya que pueden darse estas situaciones:
1, 2. Cambiamos la tensión de entrada en 0.01 V, pero la carga no detecta el cambio.
3, 4. La cambiamos en esos mismos 0.01 V, pero la pantalla de la carga muestra un cambio de 0.03 V.

No ocurre siempre, pero sí de vez en cuando.


Corriente ajustada por la propia carga y medida con un multímetro.
La carga se mantiene dentro del error especificado, pero por los pelos. Se nota especialmente con una corriente de 10 A: con un error del 0.5%, debería estar entre 9.95 y 10.05. En todo el rango, la corriente es ligeramente inferior a la indicada y, aunque esto no importa en el uso normal, al medir la capacidad de las baterías el resultado aparecerá sobreestimado en la misma proporción. Por ejemplo, una batería de 9.96 Ah indicará que tiene 10 Ah.

Si hace falta, se puede calibrar todo esto por cuenta propia, pero por ahora no lo haré; primero veré cómo se comporta con el tiempo.


Prueba de estabilidad térmica del ajuste de corriente.
Es una prueba muy importante, porque con un shunt de mala calidad la corriente puede variar considerablemente a medida que se calienta.

Hay una pequeña deriva, pero resulta que va en la dirección adecuada: al calentarse, el error disminuye.


Esta carga lleva el índice EBC y, a diferencia de la serie EBD, también incluye la función de carga de baterías. Por eso, a continuación comprobaré la precisión del ajuste de la corriente de carga, ya que afecta a la precisión de la medición de capacidad durante la carga.

Los resultados coinciden casi por completo con los del modo de descarga, así que, si se quiere, se puede probar una corrección «de hardware», reduciendo un poco el valor nominal del shunt mediante una resistencia en paralelo. La diferencia con la corrección «por software» es que aquí es difícil estropear algo :)
Por cierto, con el tiempo mi carga empezó a indicar una corriente demasiado baja en un modo y demasiado alta en otro, es decir, el cero se ha desplazado, lo cual ya es peor.


Aquí, en cambio, la corriente disminuye un poco a medida que se calienta.


Ya describí el software en la reseña anterior, así que intentaré ser relativamente breve y señalaré también las diferencias.
Han pasado varios años desde la reseña anterior y el software se actualiza periódicamente, pero en lo esencial no ha cambiado nada.
La principal novedad es que ahora la corriente y la tensión se muestran con la misma resolución que en la carga; en las versiones antiguas había una cifra decimal menos.
Además, todos los modos se guardan en la carga. Por ejemplo, si ajustas la corriente de carga, la tensión, etc., y luego desconectas la carga y la conectas a otro ordenador, el software se iniciará allí con esos mismos ajustes.

Ahora, sobre el software en sí.
La ventana principal incluye una amplia zona para trazar gráficos. De forma predeterminada se muestran la corriente y la tensión, pero también se puede activar el gráfico de potencia, aunque casi nunca hace falta.
A la derecha está la zona de indicación y control, donde se muestran la tensión actual, la corriente de carga ajustada —o la real, en el modo de carga—, la potencia y el tiempo transcurrido desde el inicio de la prueba.
Un poco más abajo están los controles de los modos, los botones para iniciar y detener la prueba, cambiar la corriente de carga sin detenerla (solo en el modo de carga) y el botón «Monitor». En este modo, la carga funciona como registrador de corriente y tensión sin influir en el proceso.

En la parte inferior hay una línea donde se muestran:
el nombre del dispositivo, el modo de funcionamiento y sus parámetros, la tensión al principio y al final de la prueba, la capacidad en mAh y Wh, la tensión media durante toda la prueba y el color asignado a cada gráfico.


Dejaré la descripción detallada a continuación dentro de un desplegable, porque en gran medida repite la de la primera carga.


Y esto sí que ha cambiado bastante: en las nuevas versiones se pueden usar modos preestablecidos para distintos tipos de baterías, en lugar de limitarse al modo manual. Por desgracia, para ello hace falta que la propia carga sea compatible, y la mía, por ser antigua, sigue sin poder hacerlo.


La función de modos de carga preestablecidos se probó con cuatro tipos de baterías:
1. Ion-litio convencional
2. LiFePO4
3. Níquel-metal hidruro (también se admiten las de cadmio; el principio es el mismo)
4. Plomo-ácido


Ion-litio: carga hasta 4.2 V, corte cuando la corriente cae a 50 mA, independientemente del valor configurado. Normalmente el corte se fija en 1/10 de la corriente de carga, pero aquí se ha elegido el ajuste que se usa con más frecuencia en las hojas de datos.


LiFePO4
Todo igual, pero la carga llega hasta 3.65 V y se corta cuando la corriente cae a 50 mA. Es curioso que cargue hasta 3.65 y no hasta 3.60; por alguna razón pensaba que lo correcto era cargar hasta 3.60 V.


Níquel-metal hidruro.
Para esta prueba usé una batería muy antigua, de unos 17-18 años, y aproveché para intentar recuperarla un poco, haciendo ciclos de carga y descarga. Al principio su capacidad era de 10-20 mAh, pero en el octavo ciclo ya llegó a 450 mAh. No seguí experimentando.
Aquí la tensión de carga está ajustada a 1.65-1.7 V, pero el corte principal no se basa en la caída de corriente, sino en la variación de tensión. Es decir, durante la carga la tensión aumenta, luego se mantiene estable durante un tiempo y, al terminar la carga, empieza a caer. En cuanto la carga detecta una caída sostenida de tensión, detiene la carga.
Aunque este tipo de baterías ya no es muy común, me alegra que hayan implementado un método de carga correcto.


Batería de plomo.
Carga hasta 14.40 V y detiene la carga cuando la corriente cae a 100 mA, independientemente de la corriente de carga inicial. En mi opinión, no es del todo correcto, aunque siempre se puede configurar el modo manualmente.
Además, quizá hayan observado que también se configura el número de celdas de la batería. El valor inicial es 0; si no se selecciona nada, al iniciar se establece automáticamente 1 celda. Por ejemplo, para una batería de plomo de 12 V hay que seleccionar 6, porque en realidad está formada por seis celdas conectadas en serie.
En este modo se pueden configurar hasta 12 celdas, pero para eso probablemente haya que modificar el propio cargador y usar una fuente de alimentación de mayor tensión. Es decir, el límite práctico actual es una batería de 12 V; el teórico, de 24 V.



Comprobación de las temperaturas de funcionamiento.
1. Funcionamiento en modo de carga electrónica: tensión de 29 V, corriente de 5.05 A y potencia en la carga de unos 145 W. La temperatura de los transistores se mantiene dentro de límites razonables, alrededor de 75-80 grados, aunque con mucho calor podrían sobrecalentarse. Considero que el máximo crítico es de unos 90 grados en la carcasa del transistor.
2. Carga de una batería con una corriente de 5 A y una tensión cercana a 4.2 V. El componente más caliente fue el controlador PWM, que llegó a casi 90 grados. En la carga antigua soldé una aleta a la brida del controlador para mejorar la refrigeración; con refrigeración activa, la mejora es considerable.
3. Carga de una batería de plomo con una corriente de 2.5 A y una tensión cercana a 14 V. El controlador PWM está a unos 60 grados, por lo que la cámara térmica muestra como componente más caliente el regulador de alimentación de la placa de control.


Durante la prueba de calentamiento, al cargar una batería de litio con la corriente máxima, observé un fallo extraño: a veces la corriente de carga subía incluso por encima del valor especificado, hasta unos 5.03 A. Después todo volvió a la normalidad, pero sigo sin entender muy bien cómo pudo ocurrir.


Para terminar, y a petición de uno de mis lectores habituales, comprobé que funcionara correctamente con una fuente de alimentación basada en un convertidor de la serie DPS. La carga funcionó en modo CP, con una potencia de 150 W. Probé distintas combinaciones de tensión y corriente, y todo funcionó perfectamente.


Por los resultados de las pruebas y la inspección general, puedo decir que la carga me ha gustado y la recomiendo. El fabricante claramente ha trabajado para mejorar tanto el diseño como los circuitos y el software. Ahora el límite superior de potencia es de 150 W, frente a los 60 de la versión antigua; la corriente mínima es de 50 mA, frente a 100; se ha añadido la posibilidad de probar correctamente baterías de níquel y se ha solucionado el problema de arranque cuando hay una carga de baja tensión conectada.
Pero tampoco está exenta de algunos defectos; algunos también se han heredado de la versión anterior.
1. El cargador sigue siendo flojo; personalmente no me convence y no recomendaría usarlo para cargar baterías de plomo con la corriente máxima. Además, el inductor del convertidor se queda corto para una corriente de 5 A.
2. Los transistores de potencia no tienen un circuito que distribuya la corriente entre ellos, como el que hice en mi carga, sino que simplemente están conectados en paralelo. Por eso puede haber un desequilibrio: por ejemplo, que uno disipe 100 W y el otro 50.
3. Falta un sensor de temperatura externo (preferiblemente magnético) para crear un gráfico de la temperatura de la batería.
4. No entiendo por qué el fabricante sigue usando el ADC del microcontrolador cuando hay muchos convertidores externos económicos.

Además, personalmente echo en falta el aislamiento galvánico con el ordenador. Voy a instalar un ADuM, como hice en mis fuentes de alimentación.

Por lo demás, en mi opinión está todo muy bien. Y si tenemos en cuenta que costó unos 65 dólares, envío incluido, está realmente muy bien; al menos, no conozco ningún competidor por ese precio.

Actualización.
Tras un tiempo de uso bastante intensivo, han aparecido algunos detalles que no había advertido antes.
1. Los bornes. Hay que cambiarlos sin duda: los originales son muy endebles y un par ya han empezado a girar al apretarlos.
2. El ventilador. Hace ruido; es mejor reducir las revoluciones en el «modo de programación» y soldar un disipador improvisado, en forma de lengüeta de cobre, al controlador PWM de carga.
3. La fuente de alimentación de la carga puede causar muchas interferencias si está conectada al ordenador y al dispositivo que se está probando, hasta el punto de interrumpir la conexión USB. En las pruebas de baterías no importa, pero en las pruebas de fuentes de alimentación puede ser crítico. La solución es usar aislamiento galvánico en la conexión al ordenador; quizá también haya que cambiar la fuente de alimentación.
4. Conocía este detalle, pero olvidé mencionarlo en la reseña. Al probar baterías protegidas (no paquetes de baterías), la placa de protección puede averiarse. Por ejemplo, si se ajusta una tensión de carga superior a la normal, la carga se detiene al activarse la protección de la batería, no la de la carga. Este problema no se da solo con esta carga, sino también con otros dispositivos similares. La causa es que, al activarse la protección, durante un breve instante se aplica a la placa toda la tensión de la fuente de alimentación: en este caso, 24 V. La solución es usar una alimentación de 12 V al trabajar con este tipo de baterías, ya sea desde otra fuente de alimentación o mediante un convertidor reductor conectado a la fuente principal.

Eso es todo. Espero que haya sido útil.