Высоковольтная батарея – один из самых ответственных и дорогих узлов электрического автомобиля. От ее состояния зависят его важнейшие характеристики, да и вообще возможность передвигаться. Производители прикладывают массу усилий, чтобы уберечь ВВБ от воздействия внешних и внутренних факторов, но владельцы машин все равно сталкиваются с проблемами, и такие услуги, как ремонт и восстановление батареи становятся все более популярными по мере увеличения парка электромобилей и гибридов.

Строение аккумуляторов автомобилей на электрической тяге

Батареи электромобилей состоят из небольших аккумуляторов напряжением 1,2 или 3,7 В в зависимости от типа. Поскольку на выходе необходима мощность в несколько десятков кВт и напряжение до 800 В, источников питания нужно очень много. Поэтому они собраны по несколько штук в модули (ячейки) (как правило, от 4 до 12). Как штатная система управления батареей (BMS), так и оборудование для восстановления аккумуляторов в никелевых батареях работают с модулями, а в литиевых – с отдельными аккумуляторами.
В автомобилях используются аккумуляторы разных типов, наиболее распространены два из них:● Никель-металлгидридные (Ni-MH).● Литий-ионные (Li-ion).
Первый тип можно отнести к устаревающим, его преимущественно использовали в гибридах. Но сегодня уже и в них (например, в гибридной батарее Toyota Prius Prime) применяется литий. Каждый из типов имеет свои плюсы и минусы. Никель-металлгидридные батареи менее эффективны, их практически невозможно использовать при заряде менее чем 20% и сложно зарядить свыше 80%. Они более склонны к саморазряду. Но Ni-MH относительно безопасен – он может только взрываться без загорания.
Li-ion существенно опережают Ni-MH по параметрам. Работают дольше, саморазряд практически отсутствует, как и эффект памяти (то есть заряжать можно с любого момента). У литиевых аккумуляторов большая энергетическая плотность. Главный существенный минус - исключительная пожароопасность лития. При возгорании его очень сложно потушить. Однако литий научились контролировать с помощью BMS (Battery Management System) - системы контроля батареи, которой оснащены все электромобили с этим типом аккумуляторов.
И, хотя параметры двух типов батарей различаются, основные проблемы у них примерно одинаковые.

Основные проблемы аккумуляторных батарей

Деградация любого аккумулятора – процесс неизбежный, обусловленный законами физики. Даже при правильной эксплуатации электромобиля он в среднем составляет около 2% от емкости в год. Поскольку батарея считается неработоспособной при потере примерно 30% емкости, это гарантирует примерно 10-15 лет эксплуатации. Однако есть факторы, которые могут существенно ускорить деградацию.
Перегрев
Опасность перегрева высоковольтной батареи заключается не только в возможности возгорания или взрыва - такое бывает довольно редко. Излишняя температура - это еще и стресс для аккумуляторов, приводящий к преждевременной потере емкости. Кроме общего перегрева бывает еще локальный, когда в разбалансированной батарее на более заряженные ячейки нагрузка приходится сильнее и напряжение аккумулятора гибридного автомобиля или электрокара проседает.
Нужна балансировка, но BMS автомобиля способна выровнять аккумуляторы только в очень хорошем состоянии, при небольшой разнице между модулями. И если в Ni-MH батареях допускается разброс в 1,5 В, то в литиевых максимум – 50 мВ. BMS часто не успевает отбалансировать аккумулятор.
Никелевые батареи относятся к перегреву проще, для сбалансированной работы их достаточно зарядить на 100%. Но штатная электроника отключится на 80-ти из соображений безопасности. Необходимо применять специальную технологию: капельный дозаряд. Это уже своего рода восстановление гибридных аккумуляторов, оно возможно только при применении специального оборудования.
Физическое повреждение
Батареи электромобилей часто расположены под днищем машины. Это улучшает развесовку и управляемость, но повышает риск повреждения. Случаи, когда могут пострадать ВВБ, разнообразны:
● ДТП;● наезд на препятствие;● повреждение вилами погрузчика при транспортировке морским транспортом (актуально для машин из США).
Эксплуатрировать автомобиль в случае повреждения батареи опасно. Нужна обязательная проверка при помощи тестера литиевых или Ni-MH аккумуляторов.
У гибридных машин аккумуляторы нередко размещены под задним сиденьем, поэтому воздухозаборники установлены в салоне. Через них в батарею может попасть влага (например, конденсат или растаявший снег), что приведет к коррозии контактов и разбалансировке ВВБ. Вообще, попадание влаги внутрь ВВБ – очень серьезная проблема. В этом случае также не обойтись без LiIon тестера.
Проблемы с химией аккумуляторов
Электромобили бывают разного качества, как и их батареи. Если, например, аккумуляторы Tesla выходят из строя редко, то китайские ВВБ часто оставляют желать лучшего. Проявляется это в том, что через определенное время – примерно около полугода – некоторые модули начинают хуже принимать заряд, что также приводит к дисбалансу и выходу из строя батареи. Чтобы определить, какие именно, и вовремя провести балансировку снова необходим тестер емкости Li-Ion аккумулятора.

Как бороться с проблемами батарей

Высоковольтные батареи не ломаются целиком и сразу. Как правило, сначала возникают неполадки в отдельных модулях, с которыми электроника электромобиля не может справиться самостоятельно. Если их не решать, локальные проблемы перерастают в крупные. Владельцу приходится искать способы, как восстановить гибридную батарею или заменить ячейки ВВБ электрокара.
Для контроля состояния батареи, диагностики и ремонта на всех этапах, а именно:
● определения емкости;● подготовке ВВБ к установке на автомобиль;● подготовке к хранению.
Нами был выпущен диагностический тестер MS800. Это уникальный прибор, позволяющий решать множество проблем с Ni-MH и Li-ion батареями, не допуская их неправильной работы и преждевременного выхода из строя.