Как проверить батарею на гибриде тойота
Всем привет, давненько ничего не писал, машинка отлично себя чувствует, все супер, но вот не спокойна душа поэта (технаря)… Решил заморочиться и купить себе elm327 для тестов, так как приспичило очень сильно, то ждать пока приедет из Китая не хотелось, поэтому купил в местном магазине вот такой
Далее установил "честный" Torque pro, не долго думая нашел pid от prius c, все работает, все хорошо, вывел все необходимые датчики отвечающие за ввб, но немного погодя наткнулся на сайт разработчиков приложения hybrid assistant, вся инфа на английском, но все понятно и у них есть информация по поводу того, как проверить остаточную ёмкость ввб на гибриде! Мне показалось это очень интересным и я решил проделать это со своей аквой и приусом 20 друга. И так, для проверки нам потребуется скачать само приложение под Андроид, увы, но на иос не завезли, да и правильно… Далее, следуем инструкции:
Аннотация — все модели, кроме примуса плюс и примуса плагИН, имеют ёмкость 6,5Ач.
1. Автомобиль должен быть прогрет до рабочей температуры, начальный уровень заряда ввб не менее 60% SOC.
2. Автомобиль должен стоять на P.
3. Создайте натугу ( они предлагают включить кондер, но они не учитывают, что в мире бывает мороз -25.) поэтому, включаем все освещение фар и обогрев заднего стекла, это создаст схожую нагрузку на ввб. Печку отключаем, для избавления риска завода двигателя включаем EV.
4. Тут они предлагают убедиться, что бензиновый двигатель не работает на данный момент, ок. И то, что мотор находится в стадии простоя и ему не требуется прогрев. В этом же пункте требуется включить проверку ввб.
5. Не отключайте проверку до тех пор, пока actual SOC не будет на 10% меньше, чем start SOC. В момент проверки пункт остаточная ёмкость (est. Capacity) будет серого цвета, по предположительному окончанию теста этот пункт станет белым, эти данные разработчик предлагает считать за остаточную ёмкость.
Провел я сей тест и вот, что получилось:
Переведем в проценты и получим, что остаточная ёмкость от новой ввб составляет 85,7%, я считаю, что это хороший показатель, у друга на prius20 2008 года показал остаточную ёмкость следующую:
Сегодня мы разберем устройство нагрузочной вилки и научимся правильно пользоваться этим прибором для диагностики состояния вспомогательной аккумуляторной батареи и элементов высоковольтной батареи на гибридном автомобиле.
В настоящее время в продаже имеется огромное количество нагрузочных вилок. Цифровые и аналоговые, с различными режимами работы. Все они состоят из двух обязательных компонентов – это нагрузочное сопротивление и параллельно подключенный вольтметр. Этого вполне достаточно, чтобы оценить состояние аккумуляторной батареи. Дополнительные элементы нагрузочной вилки: удлинительные провода (мощные) с хорошими зажимами, кнопка включения нагрузочного резистора, амперметр, датчики температуры, микроконтроллеры и т. д. Все эти элементы установлены в дорогих нагрузочных вилках, но нужны ли такие приборы вам?
Вот фото нагрузочной вилки, которую мы используем в нашем «Гибрид-сервисе». Она самая простая (фото 1). Так она выглядит изнутри (фото 2).
Фото 1 
Фото 2
В зависимости от типа аккумуляторной батареи и ее напряжения применяются различные номиналы нагрузочного сопротивления. Существуют нагрузочные вилки со сменной либо регулируемой нагрузкой. Это делает их универсальными при работе с различными типами аккумуляторных батарей. Вольтметры используются как цифровые, так и аналоговые. Цифровые позволяют получать более точное значение напряжения в конце заряда, но, учитывая нашу конечную цель, сотые доли вольта не оказывают существенного влияния на результат.
Зачастую цифровые вольтметры применяются в паре с микроконтроллерами, которые позволяют после проведения измерения посмотреть начальное и конечное напряжение на батарее и время, в течение которого работала нагрузка. Такие приборы более точные, но и более дорогие. При работе с гибридными автомобилями более интересен аналоговый вольтметр. Почему? Во-первых, меньше шансов повредить его в условиях автосервиса или перегреть, не соблюдая временную паузу между проверками. Перегрев может вывести из строя нагрузочную вилку, когда измеряется большое количество элементов.
Во-вторых, он не требует дополнительного источника питания. В-третьих, для простоты и удобства пользования в аналоговых вольтметрах обычно применяют градуированную шкалу, раскрашенную в разные цвета. Это помогает визуально определить состояние аккумуляторных батарей по цвету сектора, на котором остановилась стрелка прибора. При этом отпадает необходимость запоминать границы напряжений и вглядываться в мелкую шкалу, если под необходимые типы проверяемых аккумуляторов нанести разноцветные сектора. Это значительно упрощает работу с прибором и позволяет наглядно показать клиенту состояние аккумуляторной батареи, даже если он не знаком с основами электроники и физики.
Фото 3
При ремонте гибридных автомобилей чаще всего требуется проверка двух типов аккумуляторных батарей: 12-вольтовых свинцово-кислотных (вспомогательный аккумулятор) и никель-металлогидридных (высоковольтная аккумуляторная батарея). Для этого подойдет вольтметр с максимальным значением шкалы 16 В. Каким образом происходит проверка? Соблюдая полярность, подключаются оба выхода нагрузочной вилки к клеммам аккумуляторной батареи. Тут надо обратить особое внимание, что чем лучше будет контакт при подключении, тем точнее будут показания.
Стоит заметить, что для проверки 12-вольтового свинцово-кислотного аккумулятора на гибридных автомобилях TOYOTA Prius, Alfard, Estima не обязательно разбирать багажник или салон для проверки аккумулятора. Под капотом в блоке предохранителей под крышкой, обозначенной красным плюсом, выведен провод, идущий напрямую с плюсовой клеммы аккумуляторной батареи. Таким образом, проверить вспомогательный аккумулятор можно прямо под капотом, несмотря на то что сам аккумулятор находится в салоне или багажном отделении автомобиля. То же самое касается «прикуривания» аккумуляторной батареи в случае ее неисправности или «просадки» по напряжению ниже допустимого уровня, после которого запуск автомобиля невозможен (фото 4).
Фото 4
Подключив оба выхода нагрузочной вилки к проверяемой батарее, мы можем оценить напряжение на выводах аккумулятора без нагрузки. Многие не считают этот замер важным, и часто бывает, что «в утиль» приговариваются исправные элементы. Если без нагрузки напряжение аккумуляторной батареи ниже номинального значения – это говорит о ее неисправности либо о разряженном состоянии. Чаще как раз бывает второй вариант. То есть перед проверкой аккумулятора он должен быть полностью заряженным. Это обязательное условие. Именно для этого и проводится процесс эквализации высоковольтной батареи перед ее проверкой поэлементно и ремонтом.
При этом определяем степень заряженности аккумулятора по следующей таблице:
Если мы получаем неудовлетворительные показания прибора во время процесса нагрузки аккумуляторной батареи, то это совсем не обозначает, что аккумулятор неисправен. Вполне возможно, что перед испытаниями он был просто недостаточно заряжен. В случае если вы не уверены в степени заряда аккумуляторной батареи, а под нагрузкой получили отрицательный результат, то необходимо зарядить аккумулятор и провести измерения повторно. Только такой метод не позволит вам забраковать исправную аккумуляторную батарею.
Следующим шагом является включение нагрузки. Нагрузка включается кратковременно (не более 10 секунд). В это время мы следим за положением стрелки вольтметра. Максимально корректные показания будут после 5–6-й секунды измерения. Если наша шкала раскрашена в цвета, то по цвету сектора, в котором остановилась стрелка, мы можем определить работоспособность элементов. Если шкала не размечена по цветам, то мы оцениваем конечное напряжение на выводах батареи или аккумулятора и по нему делаем вывод о его состоянии.
Какая должна быть нагрузка? Какой должен быть ток разряда? Для лучшей и максимально точной проверки аккумулятора ток должен иметь максимальный номинал, но он не должен превышать допустимую величину тока разряда данного аккумулятора. Для стартерных АКБ он рекомендуется от 1,0 до 1,4 С (где С – номинальная емкость аккумулятора в А·ч.)
Как рассчитать, каким должно быть напряжение, если мы проверяем не отдельный аккумулятор, а высоковольтную никель-металлогидридную батарею? Зная номинальное напряжение одного элемента (1,2 В), мы умножаем его на количество элементов в батарее. Таким образом, можно рассчитать номинальное напряжение любой высоковольтной батареи любого гибрида.
Как определить, исправна аккумуляторная батарея или нет? Рассмотрим на примере реального нагрузочного теста элемента высоковольтной аккумуляторной батареи с автомобиля TOYOTA Prius в 10-м кузове. Подключаем нагрузочную вилку к элементу. Нагрузка выключена. Видим показание вольтметра 7,4 В.
Это рабочее напряжение батареи. Каким должно быть номинальное напряжение без нагрузки? Данная батарея (элемент) состоит из шести аккумуляторов, последовательно соединенных друг с другом. Номинальное напряжение одного аккумулятора, заявленное производителем, равно 1,2 В. Перемножив на количество аккумуляторов в элементе (6 штук), получаем 7,2 В. Значит, можно сделать вывод, что наша батарея заряжена на 100% и ее можно проверить под нагрузкой.
Фото 5, 6. 7,4 вольта без нагрузки
До какого напряжения необходимо разряжать? Чтобы исключить переразряд батареи, производитель рекомендует не разряжать аккумуляторы ниже 1 В, если их количество в батарее до 6 штук включительно. Таким образом, минимально допустимое напряжение разряда равно 6 В. Ниже этого значения разрядная характеристика никель-металлогидридной батареи лавинообразно падает до 0.
Стоит отметить, что при анализе разрядной характеристики при различных нормированных токах разряда напряжение, при котором характеристика резко уходит вниз, достаточно сильно зависит от тока разряда. При токах 0,2 С напряжение порядка 1,2 В, а при токах 3 С напряжение составляет около 1 В. Это учитывается блоком управления высоковольтной батареи в TOYOTA и LEXUS.
Разрядные характеристики никель-металлогидридных аккумуляторов при температуре 20 °C и различных нормированных токах разряда.
Если завести гибридный автомобиль и переключить селектор коробки в положение «нейтраль», то высоковольтная батарея будет лишена возможности зарядки от мотор-генераторов и будет разряжаться за счет потребителей бортовой сети. Ток разряда при этом будет находится в диапазоне 2–4 А, в зависимости от количества включенных потребителей. При этом напряжение на связках высоковольтной батареи будет плавно снижаться как раз до тех самых 1,2 В. Учитывая, что сканер у нас видит элементы не поштучно, а попарно, на нем мы увидим 12×1,2 = 14,4 В.
Именно этот момент является переломным. Если проводить анализ неисправной ВВБ таким методом, то часто можно увидеть, что даже неисправные связки аккумуляторов держатся на одном уровне заряда относительно исправных. Но как только уровень заряда пересекает отметку 14,4 В, неисправные связки резко уходят в «отрыв» от исправных, и напряжение на них падает до 13,2–13,3 В и ниже (при условии одного неисправного аккумулятора из 12 в связке). Таким способом можно проверить состояние высоковольтной батареи, не снимая ее с автомобиля и даже не выезжая из гаражного бокса.
Нагрузочной вилкой при этом являются электрические потребители бортовой сети автомобиля (такие как ближний и дальний свет фар, обогрев сидений и заднего стекла и т. д.), так как источником питания для них является DC-DC конвертор, понижающий напряжение высоковольтной батареи до необходимых 13,6–14 В.
Давайте включим нагрузку и посмотрим.
На нем в самой правой графе видно, что разница напряжений между парами не очень большая: около 0,4–0,5 В. При этом «самая плохая» связка № 4. А теперь посмотрим на графу текущих показаний (с момента переключения в нейтраль прошло уже около 5–6 минут при всех включенных электрических потребителях этого автомобиля: дальний свет, обогрев заднего стекла, вентилятор печки, музыка и т. д.). И мы видим, что разница между связкой № 4 и связкой № 7 достигает уже почти 1 В!
Фото 7. Включили нагрузку
Но мы замечаем, что основное количество связок в высоковольтной батарее еще не разрядилось до номинального напряжения. Поэтому нагрузочный тест можно продолжать.
И вот что мы с вами видим еще через минуту:
Фото 8. Ждем еще минуту
7-я связка у нас так и остается самой сильной, а вот в аутсайдеры выходит связка № 3! Причем разница в напряжении между связками уже достигла 1,83 В! При таком способе нагрузки блок управления гибридной установки отключает главное реле высоковольтной батареи при напряжении чуть ниже номинального, либо в случае большой разницы между исправными и неисправными связками. Однако в движении уровень заряда элементов можно наблюдать значительно ниже, потому что разрядный ток в разы превышает номинальную емкость батареи.
Продолжим проверку отдельного элемента высоковольтной батареи от TOYOTA Prius в 10-м кузове. Включаем нагрузочное сопротивление на 5 секунд. Что произошло? В первые две секунды стрелка вольтметра опустилась до значения 6,2 В, а через мгновение резко упала до 3,5 В.
Фото 9. Вольтметр со значением 3,5 В через 3 секунды
Все ясно. Данный элемент высоковольтной батареи неисправен. Как поведет себя исправный элемент? Он продолжит держать уровень заряда в переделах 6–6,2 В в течение всего времени нагрузки. Напомню еще раз о том, что батарея перед проверкой должна быть полностью заряжена. На рисунке изображена приблизительная зависимость разрядной емкости никель-металлогидридного аккумулятора от времени хранения при различных температурах.
Обратите внимание на зависимость от температуры. Не стоит хранить элементы высоковольтной батареи вблизи нагревательных и отопительных приборов, так как через пару недель при проверке батареи вы можете обмануть сами себя, считая, что проверяете полностью заряженные аккумуляторы. Добавлю к этому, что есть такие владельцы гибридов, которые в сильные морозы снимают высоковольтную батарею с автомобиля и заносят домой в тепло, считая, что мороз может повредить ее. Запомним (!), что чем холоднее никель-металлогидридному аккумулятору, тем он дольше может пролежать без подзарядки, так как ток саморазряда при низких температурах снижается.
Ну а теперь перейдем вот к такому аппарату:
Фото 10. Самодельный нагрузочный агрегат для высоковольтной батареи
Для того чтобы нагрузить высоковольтную батарею гибридного автомобиля, мы должны применить очень мощную нагрузочную вилку, чтобы «просадить» все элементы в высоковольтной батарее одновременно и с одинаковым током. Для этого применяются промышленные нагрузочные агрегаты, стоимость которых превышает несколько десятков тысяч долларов. Мы же с вами на следующем уроке узнаем, как самостоятельно при помощи комплектующих, которые стоят всего около 1000 руб., собрать такой нагрузочный агрегат и как им правильно пользоваться.
В последнее время возникает много споров о том, как правильно выполнять тест батареи, при этом выкладываются ссылки на различные инструкции от создателя программы.
Давайте я расскажу как делаю я и мои действия подтверждены автором программы, после личной переписки.
Остаточную емкость, как и слабые элементы можно узнать только при РАЗРЯДЕ батареи.
Для чего нужно нагрузить батарею током 6-8А. Чем выше ток, тем быстрее процесс.
Весь процесс тестирования должен начинаться при заряде батареи свыше 60% и продолжаться до 40% (пока не заведется двигатель). Однако в инструкции автора указано, что тест можно закончить после того, как батарея разрядилась на 10% от первоначального значения заряда в момент начала тестирования, при этом полученное значение будет не точным.
Чтобы наглядно это увидеть, я произвел два теста на своей машине. Первый — 10%, второй до разряда до 40% (до запуска двигателя).
Итак, смотрим картинки и мои пояснения под ними.
Итак, мы видим начальный экран программы, на нем показана температура батареи 20 градусов, заряд батареи 61%, чуть выше заряда шкала с двумя уголками. Эти уголки показывают нам границы мощности в данный момент. Положение этих уголков зависит от состояния батареи в текущий момент. Т.е. если она холодная и не прогретая, эти ползунки будут в середине и очень близко друг к другу. Например вы замечали как тяжело ехать машине в мороз, а причиной этого именно этот показатель — показатель выдаваемой мощности (тока — если так кому то удобнее).
Итак, первоначальные данные — выше 60% заряда и прогретая батарея соответствуют инструкции.
В этот момент должны быть отключены все потребители энергии — фары, кондиционер, печка, обогревы, освещение, а печка выставлена на минимальную температуру
Жмем на кнопку с ключиком и жмем на 2 сверху кнопку — Проверка.
Именно в этот момент и начинается наша проверка и мы быстро должны дать нагрузку — включить кондиционер, установить максимальный обдув, включить обогрев заднего стекла, фары, освещение салона.
Мы видим перед собой такое изображение. Самое важное для нас в этот момент это сила тока — Current.
В идеале нужно нагнать силу тока 6-8А и ждать момента запуска двигателя, после чего отключить тест и открыть результат в программе Hybrid reporter, но мы же делаем 10% тест и по этому сделаем это раньше.
Сейчас холодно и компрессор не особо много потребляет, по этому можно догрузить коробкой, но я вас этому учить не буду, так как считаю это насилием над коробасом.
Далее мы видим пункты Start SOC и Actual SOC. Start SOC — это процент заряда батареи в момент начала теста. Actual SOC — текущий процент заряда (будет уменьшаться до 40% — т.е. до запуска двигателя).
Inst power — энергия полученная от батареи — нам этот параметр не особо интересен, впрочем как и Energy.
Est. capasity — остаточная емкость. Это тот самый параметр состояния вашей батареи.
В программе он имеет два цвета. Изначально он серый и таким он будет ровно до того момента, пока не произойдет снижение показателя Start SOC на 10%. Как только показание в этой строчке стало белого цвета — это и будет менее точное значение остаточной емкости.
Для примера, показываю результаты графика после остановки теста при уменьшении заряда на 10%.
Итак, на что тут нужно обратить внимание.
Если у вас какой либо элемент в паре начинает умирать, показание снижения напряжения на нем будет сильно выделяться на фоне остальных. Номер элемента будет соответствовать определенному цвету ниже таблицы.
Так же в таблице Blocks stats мы видим таблицу значений в котором есть параметр %Time@ Min V.
Этот параметр показывает нам какая ячейка в процессе теста имела наименьшее напряжение. При этом не страшно, если у вас какая то ячейка имеет значение в несколько единиц. Ведь кто то же должен быть слабее, одинаковых не бывает. В этой таблице, желтым цветом отмечаются предельные значения.
Не буду влазить в дебри и расписывать все параметры т.к. их описание есть в программе, расскажу про AVG Local Delta. Этот параметр показывает нам разницу между напряжениями ячеек. В машине по умолчанию исправным значением разниц напряжений является 0,20V, либо превышение напряжения одной ячейки над остальными на 0.5V. Каким образом — если в батарею установлена ячейка большей емкости, чем все остальные. Но это отдельная тема, вернемся к тесту.
Смотрим на следующую табличку Global stats.
Самым нужным значением в ней будет параметр Estimated Capasity — остаточная емкость.
Как видим в тесте №1 у моей батареи остаточная емкость составила 5.16 Ah, при этом новая батареи имеет емкость 6,5Ah.
Но давайте продолжим нашу проверку и сделаем тест номер 2. Я немного прокатился по городу и приехал домой. При этом в начале теста у нас были такие параметры.
Тут картина немного иная. Причиной этому является разряд ячеек до предельного значения — 40%. Если создать условия, при которых машина не сможет завестись и разряд продолжится, мы сможем увидеть самую слабую батарею, но во время нашего теста, мы ограничиваемся именно 40%.
В итоге мы имеем остаточную емкость 5,65Ah, что на 0.5Ah отличается от первого теста. Но если считать этот тест приблизительным и условия при котором он был выполнен (разная температура нагрева батареи) немного отличались, думаю вполне себе тест на 10% жизнеспособен. Но как правильно писал автор программы, тест до 40% дает более точное значение.
Если у вас возникнет вопрос, почему у меня в машине 2008 года такая хорошая батарея, отвечу, потому что она была заменена в прошлом году на батарею от Ауриса 2013 года выпуска.
Я описал на мой взгляд самый правильный тест батареи, который был неоднократно проведен на огромном количестве других машин. Если вы считаете, что я в чем то ошибся, я буду рад узнать новую для себя информацию и внести изменения в свой текст, ведь я тоже могу в чем то ошибаться.
Обязательно спрашивайте если вам что то не понятно, я обязательно вам подскажу.
Гибридные модели Toyota, Honda, Chevrolet и других марок давно не воспринимаются экзотикой и активно ввозятся из США и Европы. Но как обстоят дела с надежностью гибридной установки, силовой электрики, тяговых батарей этих автомобилей?
Пионерами массовой гибридизации были Toyota и Honda, так что неудивительно, что Prius Civic Hybrid оказались в числе самых популярных электрифицированных моделей на нашем рынке. Время идет, поколения "бестселлеров" обновились, у них появились конкуренты (тот же Volt, например). В общем, тема гибридов остается актуальной. О чем стоит помнить потенциальному покупателю подобных моделей при их выборе, а также в процессе эксплуатации? Об этом и не только говорим со специалистом СТО "Гибрид-сервис" Александром Беляевым.
Из США – преимущественно битые, из Европы – "уставшие"
– Не секрет, что подержанные гибриды к нам попадают либо из Америки, либо из Европы. Какой вариант предпочтительнее?
– В Европе, как правило, от машины избавляются в том случае, когда возникает какая-то серьезная проблема или когда уже намотан большой пробег. То есть избавляются от машины, когда появляется риск дополнительных вложений. Из Америки чаще всего идут битые машины, зато других проблем нет и пробеги небольшие. Максимум, что я видел на одометре свежепригнанного гибрида, – 160.000 миль. Обычно гораздо меньше.
– Из США везут, как правило, поврежденные в ДТП автомобили. Если мы говорим про гибриды, это чревато какими-нибудь дополнительными неприятностями по технической части?
– Особых проблем нет. Если рассматривать, скажем, Prius, то восстановить машину труда не составляет. Во-первых, все узлы гибридной системы расположены довольно глубоко, повредить их проблематично. Скорее под удар попадет ДВС, чем блок инвертора или батарея. Во-вторых, не возникнет проблем с поиском запчастей, поскольку модель популярная.
С менее распространенными автомобилями чуть сложнее. Например, на Volt II запчасти здесь не найдешь, придется заказывать из США, плюс они дорогие. К тому же сама модель имеет довольно навороченную конструкцию, там много блоков, которые могут пострадать при аварии. В частности тот, что отвечает за управление двигателем, находится в переднем левом крыле, поэтому удар в эту область почти наверняка означает его замену.
– Доставка из Штатов занимает несколько месяцев, да и до того автомобиль долгое время находится в неподвижном состоянии. А ведь считается, что гибриды не любят длительных простоев…
– Во-первых, два-три месяца – это на самом деле не такой уж и большой простой. Во-вторых, в современных гибридах, как правило, используются литий-ионные батареи, соответственно, саморазряда у этих батарей нет. Если было до перерыва около 10% заряда, за время доставки потеряется 2%. То есть не стоит переживать, что пока сюда машину доставят, все уже будет "мертвое". Такое бывает редко. Если батарея заряжена, как правило, очень продолжительный простой никак на ее дальнейшей работоспособности не отражается. Вот 12-вольтовый аккумулятор разряжается, потому что клеммы никто не снимает при транспортировке. И в 80% случаев АКБ идет под замену.
Однако бывают такие случаи. Машина в ДТП попала, на ней продолжали ехать после ДТП или при транспортировке, пока батарея не разрядилась. На аукцион машина попадает уже как не способная двигаться своим ходом, и реально батарея в ноль высажена, плюс еще несколько месяцев машина стоит без подзарядки. Вот это критично, когда батарея с минимальным зарядом очень долго не работает.
Большая часть проблем связана с батареей
– Насколько вообще надежны гибридные установки? С какими проблемами приходится сталкиваться чаще всего?
– Если что-то ломается из силовой электроники, как правило, деталь меняется. Компоненты сделаны таким образом, что они неремонтопригодны. Если ремонтировать, можно что-то придумывать, но вопрос в том, насколько адекватно это будет работать и насколько этого хватит.
С электромоторами обычно никаких проблем нет. Простая конструкция, "убить" там что-то очень сложно. Бывали, конечно, случаи, когда моторы сгорали. Обычно это случалось на внедорожниках (Lexus RX, Toyota Highlander), когда они тягали тяжелые прицепы, когда масло никогда не меняли.
Чаще всего обращения касаются состояния высоковольтного аккумулятора, его деградации. Батареи как умирают? Одна ячейка АКБ начинает перегреваться (как правило, одна из центральных, вследствие загрязнения вентилятора охлаждения, либо очень высокой температуры в салоне, либо общего старения), машина начинает заряжать всю батарею, для компенсации заряда одного элемента, начинают греться все остальные элементы, так как они уже заряжены, и вот уже вся батарея страдает. При перегреве очень сильно снижается срок службы самого элемента.
– Какова стоимость замены аккумулятора? Или его отдельных ячеек?
– Это зависит от марки и модели гибрида, но в среднем б/у батарея стоит порядка 1.000 – 1.500$. Замена отдельных ячеек технически возможна, но не всегда целесообразна. Дело в том, что батарея деградирует неравномерно, как правило, сначала идет деградация центральной части батареи, когда блок управления батарей начинает это понимать, большая часть элементов уже имеет пониженную емкость, а это примерно половина всех ячеек. Смысла в замене только одного элемента уже может не быть. Бывает, что выходит со строя только один элемент, ввиду возраста, тогда меняется один элемент, машина ездит дальше.
– Как долго "живет" аккумулятор? И от чего зависит его ресурс?
– Срок службы аккумуляторов очень разный, зависит и от марки, и от модели, и от поколения гибрида. На Prius XV20 батарея до 15 лет смело ходит, на XV30 – от 5 до 8 лет в среднем, плюс там еще проблемы с инверторами, которые иногда горят. XW50 уже приезжали с перегретыми никель-металлгидридными батареями, а вот с литий-ионными пока проблем не было.
У Lexus RX 400h в поколении XU30 (такой выпускали с 2006-го по 2008-й) батареи по 10-12 лет отхаживают без проблем. А вот на следующем поколении, которое пошло с 2009 года, проблемы уже есть. Возможно, дело в том, что там немного по-другому скомпонована батарея.
На Lexus GS третьего поколения (2005-2011 годы выпуска) аккумулятор исправно служит в лучшем случае 5 лет. Машина мощная, на ней медленно не ездят, батарея там самая большая, какая была в тот момент у "Тойоты". В следующем поколении (с 2011 года) батарею разделили: вместо одной большой сделали две маленьких с двумя вентиляторами. Помогло ли, пока неизвестно, сталкиваться еще не доводилось – не так много таких машин по Беларуси ездит.
Проблема в том, что аккумуляторы на всех этих моделях разные. И если на Prius найти батарею легко, потому что это самый популярный гибрид, то на RX чуть сложнее, хотя тоже особых проблем нет. А с LS уже проблема: модель редкая, а такие же аккумуляторы ставили еще только Toyota Estima. Хорошая новость заключается в том, что эти батареи в среднем лет 10 служат.
– Получается, что многие беды из-за перегрева батареи. А из-за чего он случается?
– Стоит заметить, что в гибридах Toyota охлаждение батареи воздушное. В старых моделях не было фильтра, большие частицы пыли попадали в вентилятор, он забивался, из-за чего уменьшался поток воздуха к батарее и она начинала перегреваться. Начали ставить небольшую сеточку, но теперь уже она забивалась и перекрывала подачу воздуха. Сейчас ставят сменный фильтр, но он также быстро забивается, поэтому, чтобы снизить риск перегрева, стоит следить за его состоянием и своевременно менять. Сейчас пригоняют из Европы Auris Hybrid – у них батареи также выходят из строя по причине перегрева, не следят за фильтром.
– У гибридов Honda тоже есть "болячки"? Взять тот же Civic VIII поколения, который у нас очень популярен…
– У этой модели батареи долго не служат, в лучшем случае до 8-10 лет. Опять же, это связано с перегревом батареи. Опять-таки, это связано с быстрым снижением емкости элементов и немного другим алгоритмом работы, по сравнению с Тойотой. В Honda применяется воздушное охлаждение. Система обслуживает и батарею, и блоки управления, которые стоят за задним сиденьем. Не сказать, что вентилятор очень большой, его недостаточно. Как и на Toyota, в первую очередь из строя выходят центральные элементы, аккумулятор начинает деградировать.
Когда в Honda начали внедрять литий-ионные батареи, от этой проблемы уже избавились. Но возникают другие. Например, у дорестайлингового Civiс IX поколения довольно часто выгорает силовой блок, который управляет электромотором.
– Выходит, литий-ионные батареи надежнее. Но ведь считается, что они хуже переносят низкие температуры?
– Действительно, оптимальная рабочая температура батареи – около 22 – 24 градусов. Но ведь аккумулятор расположен практически в салоне или очень близко к нему, соответственно, при прогреве салона температура в нем также растет. То есть стоит проехать на гибриде несколько километров – и никаких проблем с низкой температурой нет.
– В последнее время среди белорусов довольно популярен Chevrolet Volt II. Что можно сказать по поводу его надежности и "болячек"?
- Volt интересен тем, что стоит недорого, при запасе хода 80 – 100 км. По технологии – автомобиль продуманный, начиная от батареи и заканчивая алгоритмом работы силовой установки. Конструкция усложненная, по сравнению с Toyota или Honda, если что-то ломается, это будет стоить денег, как я уже говорил, в силу не очень большой распространенности модели.
Подзаряжаемый гибрид. Есть нюансы
– Подзаряжаемые Plug-in гибриды оснащаются более емкими батареями, которые позволяют проехать на электротяге не несколько, а десятки километров. Как обстоят дела с их надежностью?
– Судя по тем машинам, которые к нам приезжают, вопросы есть. Например, в подзаряжаемых версиях Prius также применяется воздушное охлаждение, но его явно недостаточно. На обычном гибриде езды исключительно на электротяге немного, аккумулятор работает с передышкой (нагрелся-охладился), а в Plug-in гибридах эти режимы более продолжительные. Поэтому бывает, что батарея перегревается. Для литий-ионного аккумулятора это означает более быстрый ее выход из строя. Кстати, в Prius Prime Toyota применяет два вентилятора, плюс подогрев батареи для зимних условий.
– Еще один вопрос по Plug-in гибридам. Как правильно использовать зарядку, чтобы продлить срок службы батареи?
– Если разряжать батарею глубоко, то это ее "убивает": такие циклы разрядки-зарядки влияют на срок ее службы. Лучше заряжать в диапазоне от 30 до 80% или 100%, это предпочтительнее. И по возможности стоит реже пользоваться мощными экспресс-зарядками, которые также снижают ресурс батареи. Впрочем, это скорее относится к электромобилям – далеко не все Plug-in гибриды имеют возможность экспресс-зарядки.
Когда пора на сервис
– Все, что не касается гибридной составляющей, можно делать на обычном сервисе. А чем чревата попытка "универсалов" разобраться со специфической начинкой гибридов?
– Скажем так: после "универсалов" иногда приходится заниматься восстановительным ремонтом – могут слить не ту охлаждающую жидкость или не туда залить, могут попытаться в силовую электрику влезть, а ведь она под напряжением. Многие силовые цепи специально сделаны так, что при неправильных действиях они обесточиваются. Но такая перестраховка как раз хороша. Главное, чтобы без понимания специфики слишком глубоко не лезли, а то ведь потом можно и не восстановить.
– А какие дополнительные сервисные операции вообще требуются гибридам?
– Если у обычного автомобиля есть лишь система охлаждения двигателя, то у гибрида дополнительно охлаждается силовая электрика, а также батарея. Например, у Volt под капотом три расширительных бачка – под каждую из индивидуально работающих систем. Одна обслуживает ДВС, вторая – батарею, третья – силовую электронику. Антифриз для охлаждения инвертора и батареи мы рекомендуем менять раз в пять лет, поскольку со временем он теряет свои свойства. Это же касается и жидкостной системы охлаждения силовой электрики у моделей Toyota. А для эффективного воздушного охлаждения батареи требуется замена фильтра или очистка защитной сетки, а также следить за состоянием самих вентиляторов охлаждения.
У моделей Toyota также желательно раз в 100.000 км менять жидкость в трансмиссии. Со временем в ней накапливаются продукты износа, она также теряет свои свойства, что чревато локальными перегревами. В частности, в этом масле "купается" электромотор, в случае перегрева может пробить изоляцию – появляется "ошибка", машина перестает ехать.
– Подытоживая все вышесказанное. Что следует учитывать и на что обращать внимание при покупке гибрида?
– Сейчас в трендах модели Honda и Toyota. Если машина из США, то все упирается в то, как ее восстановили. Если плохо, что явно видно, стоит от покупки такого варианта воздержаться. У европейских машин главная проблема в больших пробегах. Там не станут продавать машину, проехавшую всего 100.000 км.
Если берете гибрид с идеальной батареей, можете быть спокойны – ее деградация не сразу происходит. Правда, "убить" аккумулятор можно перегревом, а это возможно, если не справляется с работой система охлаждения батареи. Чтобы снизить риск проблем, надо контролировать работу системы и своевременно ее обслуживать: менять антифриз, если это жидкостное охлаждение, фильтр – если воздушное. И не игнорировать появление контрольных сигналов или сообщений.
На примере этой ячейки (на фото) вы можете видеть последствия такого игнорирования. Аккумулятор грелся-грелся – и взорвался. Внутри ячейки помимо пластин залиты гелем. Когда он выгорает, пластины начинают сильно нагреваться. Вот здесь это и произошло. А ведь владелец видел "чек" на панели, но решил еще поездить. Все как и в случае с обычным автомобилем: все проблемы лучше решать на ранней стадии, потом будет дороже.
У автомобиля с гибридной силовой установкой две батареи: тяговая и резервная. В качестве резервной , применяется стартерная батарея. В нашем случае это штатная Yuasa S 46B24F , изготовленная 27 марта 2007 года. Тяговая батарея производства совместного предприятия Toyota — Panasonic.
Автомобиль проверялся 6 июля 2012 года , «пробег» по одометру составлял 152 000 миль. Для проверки состояния аккумуляторов использовался анализатор электрохимических источников питания АЕA30V. Все измерения заносились в память анализатора , что дало возможность по окончании измерений создать файл с информацией о 28 элементах тяговой АКБ и резервной АКБ. В бумажном виде он приведен на фото. На фото также продемонстрировано и осуществление измерений.
Что послужило причиной обращения?
Во первых — хозяин хотел знать в каком состоянии тяговая АКБ автомобиля и не грозит ли ему в ближайшее время ее замена.
Во-вторых — автомобильный индикатор зарядки тяговой АКБ сначала указывал на то , что тяговая АКБ не заряжается полностью — верхний сегмент уровня зарядки не загорался , затем перестал загораться второй сегмент.
В-третьих — бензиновый двигатель включался , как казалось хозяину достаточно часто , он ожидал от автомобиля другого.
Результаты измерения показали следующее:
- Резервная АКБ автомобиля не заряжена , активное сопротивление АКБ превышало норму на 30%. АКБ сняли с автомобиля и провели проверку резервной емкости. Резервная емкость составила 44 минуты. Затем АКБ прошла цикл тренировки на нашем оборудовании ( функциональном аналоге восстановителя АКБ). Второй тест дал результат по резервной емкости 71 минуту , что можно считать идеальным для пятилетней АКБ такого типа. Активное сопротивление превышало норму на 10%, т.е. существенно снизилось. Таким образом , после первого же цикла тренировки мы получили резервную АКБ годную к эксплуатации.
- Элементы тяговой АКБ , за исключением 6 штук, имели активное сопротивление указывающее на их износ. Однако общее состояние АКБ хорошее, т. е. отсутствуют явно выраженные элементы с низким напряжением или высоким активным сопротивлением. Это позволило сделать вывод о возможности эксплуатации тяговой АКБ без каких либо ограничений. Отсутствовали также предпосылки ее замены в обозримом будущем.
В таблице представлены результаты измерения аккумуляторов тяговой батареи и резервной батареи автомобиля Toyota Prius. Для удобства пользователя каждому измерению присваивается отдельный номер. Графа PrimNumb отображает номер серии измерений, а SecNumb - порядковый номер измерения. Оба параметра можно задавать вручную, а параметр SecNumb при каждом сохранении автоматически увеличивается на единицу, что исключает возможность присвоения одинакового номера разным измерениям в серии.
Под номером 0001 в графе PrimNubm - резервная свинцово-кислотная АКБ. Под номером 0002 - серия измерений тяговой АКБ, состоящей из 28 элементов. Экспериментальным путем принято нормальным считать активное сопротивление элемента (графа R) для данного типа батареи менее 6,27 мОм на частоте (графа F) 1000 Гц.
По результатам измерений видно, что только 7 из 28 элементов соответствуют этому сопротивлению (отмечены зеленым цветом). Это не означает, что батарея непригодна к эксплуатации (остальные элементы имеют незначительное отклонение), но показывает, что батарея уже имеет износ, а так же объясняет почему индикатор заряда АКБ автомобиля показывает неполный заряд батареи.
Характеристика разряда батареи нелинейна, и чем больше её сопротивление, тем быстрее она разряжается. Бензиновый двигатель, получая информацию о разряде батареи, включается чаще для ее зарядки, соответственно, возрастает расход топлива.
Резервная стартерная батарея была восстановлена путем цикла разряд-заряд, что привело к снижению расхода топлива (по отзывам владельца - порядка 1 л/100 км). Из нашего опыта следует, что операция восстановления также увеличит срок службы батареи.
PrimNumb - номер батареи ЭХИП (электрохимический источник питания);
SecNumb - номер элемента ЭХИП;
Voltage - величина напряжения на контактах полюсов ЭХИП в вольтах;
F - значение частоты, на которой произведены измерения в герцах;
Z - значение внутреннего комплексного сопротивления ЭХИП в миллиомах;
R - значение активной составляющей внутреннего сопротивления ЭХИП в миллиомах;
X - значение реактивной составляющей внутреннего сопротивления ЭХИП в миллиомах;
A – значение угла между векторами внутреннего комплексного сопротивления и его
активной составляющей в градусах.
Файл результатов измерений в формате *.txt, который выдает анализатор AEA30V.
Последствия:
После тренировки резервной АКБ бензиновый двигатель стал включаться реже , снизился расход топлива , по данным владельца автомобиля , на 1 литр на 100 км. Если допустить , что эти данные завышены вдвое , то даже 0.5 литров на 100 км очень неплохой результат. Причем такой результат вполне объясним тем , что резервная АКБ после тренировки стала лучше принимать заряд, т.е резко увеличился КПД при ее заряде от сети автомобиля , что и привело к более редким циклам заряда и , соответственно , снизило частоту переключений с электрического двигателя на бензиновый , следствием чего и явилась экономия топлива.
Выводы:
Приус комплектуется резервной АКБ очень высокого качества, поэтому не надо торопиться ее заменять , но и тренировать ее необходимо — это окупится экономией бензина даже на экономичном Приусе.
Читайте также: