Prius Gen2 – didžiosios HV baterijos testas

3 12 2015

Įspėjimas: neprisiimu ir neatsakau už padaryta žalą automobiliui, turtui ar aplinkiniams atliekant mano minėtus veiksmus. Darant tai ką aprašiau reikia įvertinti savo jėgas ir vadovautis sveiku protu.

O dabar metas pakalbėti apie didįjį hibridų baubą – akumuliatorių. Taip jau yra nusistovėję, kad didžioji dalis žmonių, kurie ar ketina, ar jau yra nusipirkę hibridą, bijo šio brangaus ir mitais aplipusio aparato. Neturiu praktinės patirties šioje srityje, bet kiek tekę skaityti, baterijos anaip tol nėra tas dalykas, kuris kelia pagrindines problemas. Išskirtinai kalbu apie Prius Gen2 ir Gen3 hibridus, kurių baterijos genda ne ypač dažnai.

Plepalai apie patikimumą

Prakalbus apie gedimų dažnumą tai daug prastesnė situacija su Hondomis. Ten nemažai senesnių automobilių garantinio metu atituri baterijos keitimą, o jam pasibaigus atkeliauja ir antrajai.

Prastoka situacija buvo ir su Prius Gen1, kuri turėjo problemų su pratekančiu elektrolitu. Kiek žinau netgi buvo atšaukiami automobiliai dėl to, valoma ir remontuojama baterija, bet deja viskas priklausė dar ir nuo meistro kruopštumo. Taip jau atsitiko, kad kad pasiekti 160k netvarkant baterijos pirmiems
Priusams sunkiai sekėsi.

Kalbant apie antros kartos Priusą, čia baterija buvo patobulinta stipriau – pradėta naudoti ne cilindro formos celės, o stačiakampės. Reiktu atsižvelgti, kad 2003-2005 ir 2006-2009 metų Priusų baterijos kiek kitokios. Po atnaujinimo buvo sumažinta vidinė varža, kas leidžia baterijai būti vėlesniai prie daugiau amperų. Taip pat buvo sutvirtinta terminalų konstrukcija.

Visais atvejais, ar tai būtų Honda, ar Toyota, karštis ir dažnas iškrovimas yra didžiausia problema. Karštas klimatas ir kalnuotos vietovės yra pats blogiausias dalykas kiekvieno hibrido baterijai.

Dabar reiktu užduoti pagrindinis kylanti klausimą: kiek dar liko mano perkamo ar nusipirkto automobilio baterijai? Kaip tai patikrinti? Pirmiausiai, jei matote dideli raudona trikampi su šauktuku skydelyje tai reiktu sunerimti. Nuskaičius klaidos kodus reikia tikėtis nerasti P3006 ar atitinkamos baterijos klaidos.

Šiek tiek teorijos

Prius Gen2 baterija susideda iš moduliu kuriuose yra po 6vnt 1,2V celių. Visa baterija susideda iš tokių 28 modulių kurie sujungti nuosekliai ir sudaro bendrą 201,6V įtampą. Visi šie 28 moduliai kompiuterio nėra stebimi individualiai, bet jungiant jas poromis. Taip sistema stebi po du modulius, arba po 12 celių vienu metu ir gali spręsti apie baterijos būklė. Stebima įtampa, vidinė varža ir temperatūra (trijose baterijos vietose: šonuose ir centre). Kuomet pastebimas vienos ar kelių modulių porų įtampos ryškus kritimas sistema meta baterijos kodą. Tas pats vyksta ir su vidine varža, kuri dažnai indukuoja, kad celės trumpina ar egzistuoja kažkoks elektrolito nutekėjimas. Temperatūra stebima žinoma tam, kad esant dideliam įkaitimui sistema stipriau aušintu baterija ir žinoma ribotu jos naudojimą mažindama apkrovas.

Baterijos 14 blokų įtampas, vidines varžas ir kitus parametrus galima nesunkiai stebėti pasinaudojus specialiu OBD kabeliu ir Techstream programine įranga arba tiesiog pasinaudojus Bluetooth OBD adapteriu ir Android Torque programa. Pirmas variantas žinoma brangesnis, bet vien parametru stebėjimu čia neapsiribojama. Antrajam variantui tektu dar papildomai įkelti papildomai stebimu parametru adresus (vadinamus Pid’us).

Su šiomis priemonėmis galima matyti esamu metu turimas reikšmes, bet deja to nepakanka, nes nesant apkrovos modulių porų (blokų) įtampos viena nuo kitos svyruos nestipriai. Taigi mums reikia patikrinti kaip baterija visoje naudojamoje talpoje jaučiasi prie didesnės apkrovos. Vieni geriausių parametrų tam yra mažiausia ir didžiausią modulių įtampa einamuoju metu ir skirtumas tarp jų.

Papildami, kad susidaryti nuomonė kokie HV baterijos parametrai yra stebimi, štai ištrauka iš Techstream programos su pagrindiniais jų:

PRIUS NHW 1NZFXE
2015-12-03 15:21:42

[HV Battery Stored] System

[Parameter] [Value] [Unit]
Battery State of Charge 77,5 %
Delta SOC 0,0 %
Batt Pack Current Val 4,68 A
Inhaling Air Temp 10,8 C
VMF Fan Motor Voltage 0,0 V
Auxiliary Battery Vol 14,0 V
Charge Control Val -9,5 KW
Discharge Control Val 20,5 KW
Temp of Batt TB1 19,6 C
Temp of Batt TB2 22,7 C
Temp of Batt TB3 19,2 C
Battery Block Num 14
Batt Block Minimum Vol 16,45 V
Minimum Batt Block No 11
Batt Block Max Vol 16,57 V
Max Battery Block No 9
Battery Block Vol -V01 16,57 V
Battery Block Vol -V02 16,50 V
Battery Block Vol -V03 16,55 V
Battery Block Vol -V04 16,51 V
Battery Block Vol -V05 16,54 V
Battery Block Vol -V06 16,50 V
Battery Block Vol -V07 16,53 V
Battery Block Vol -V08 16,50 V
Battery Block Vol -V09 16,57 V
Battery Block Vol -V10 16,51 V
Battery Block Vol -V11 16,50 V
Battery Block Vol -V12 16,53 V
Battery Block Vol -V13 16,53 V
Battery Block Vol -V14 16,53 V
Internal Resistance R01 0,022 ohm
Internal Resistance R02 0,021 ohm
Internal Resistance R03 0,021 ohm
Internal Resistance R04 0,021 ohm
Internal Resistance R05 0,021 ohm
Internal Resistance R06 0,021 ohm
Internal Resistance R07 0,021 ohm
Internal Resistance R08 0,021 ohm
Internal Resistance R09 0,021 ohm
Internal Resistance R10 0,020 ohm
Internal Resistance R11 0,021 ohm
Internal Resistance R12 0,021 ohm
Internal Resistance R13 0,021 ohm
Internal Resistance R14 0,022 ohm

Baterijos įkrovimas

Pirmas dalykas ką reikia atlikti tai įkrauti baterija iki pilno 8 lygio. Tam pirmiausiai reikia sušildyti variklį iki 73 ir daugiau laipsnių ir leisti jam užgesti. Dabar įjungiame D pavarą, spaudžiame stabdžio pedalą ir iki dugno ir palengva didiname gazą. Taip benzino variklis sukasi be reikalo ir kompiuteris energija siunčia į bateriją. LCD ekrane bei kompiuteryje matysite kraunama bateriją:

Dabar galime pasižiūrėti kas atsitiko su baterija viso krovimo metu grafike:

Clipboard04

Kaip matote krovimas iki 80% talpos vyko sklandžiai, pradžioje buvo kraunama net 40A srove, o vėliau jį buvo pradėta riboti palaipsniui. Prius baterijos kompiuteris skaičiuodamas įkrovimo lygį atsižvelgia ne tik į baterijos įtampa, bet ir tuo metu naudojam srovę, todėl krovimo viduryje matomas ryškus įtampos šuolis, o vėliau jis išsilygina. Jau dabar galime stebėti kaip atrodo didžiausios ir mažiausios modulių įtampos:

Clipboard05

Verta atkreipti dėmesį, kad viso matavimo metu minimalią ar maksimalią įtampą rodė ne tie patys moduliai. Jie vis keičiasi, bet kažkoks pasiskirstymas egzistuoja. Kraunant pastebėjau, kad didžiausia įtampa pagrinde buvo 1 modulių bloke, o mažiausia 11 bloke. Didžiausias skirtumas tarp blokų buvo 0,49V.

Deja, bet iš krovimo mes daug spręsti negalime, taigi keliaujame prie iškrovimo dalies, kuri yra esminė.

Baterijos iškrovimas

Ši procedūra kiek sudėtingesnė, nes kaip pasirodė man yra ir pavojingesnė. Iškrovimui mes palaukiame kol variklis sustos dirbti. Dabar reiktu užtraukti rankini stabdį ir saugumo sumetimais pakišti kažką po ratais, kad automobilis negalėtu riedėti atbulas jei rankinis yra silpnas (aš nieko nedėjau, bet buvo baisoka, tad patariu). Dabar jungiame R pavarą ir atleisdami stabdį spauskite gazą. Šiuo momentu MG2 elektros variklis naudoja kiek gali daug srovės iš baterijos kad stumtu automobilį atbulom, bet mes jį stabdome su rankiniu. Priklausomai nuo automobilio reakcijos reikia derinti gazo naudojimą ir būti pasiruošusiam spausti stabdį. Testas baigiamas kuomet baterijos lygis nukrenta iki 40% ir užsiveda benzino variklis. Procesas atrodo taip:

Dabar grafikas:

Clipboard03

Iškarto teisinuosi dėl dviejuose vietose nukritusios suvartojamos srovės: vis užsižiūrėdavau į kompo ekraną, filmavau ir instinktyviai paspausdavau stabdį, kurio dėka automobilio kompiuteris stabdydavo srovės naudojimą. Kaip bebūtu šios vietos rezultatams neturėtu pakenkti. Kaip matote pasiekus 40%  lygi variklis užsivedė, bet nepajėgė kompensuoti sunaudojamos srovės ir baterija nusėdo net iki 34%. Vėliau analizuosiu rezultatus tik 80-40% tarpe.

Mums įdomiausiais aišku grafikas su minimalia ir maksimalia įtampa iškrovimo metu:

Clipboard01

Viso iškrovimo metu nebuvo nė vieno didelio staigaus smuktelėjimo, o paskaičiavus rezultatus gauname kad didžiausias skirtumas buvo vos 0,21V. Didžiausia įtampa dažniausiai buvo 1 modulių bloke, o mažiausia 11 modulyje, t.y. lygiai taip pat kai įkrovimo metu.

Sekančiame grafike galite matyti, kad esant mažesniais apkrovai minimali ir maksimali įtampa keičiasi mažiau, nei apkrovus sistemą:

Clipboard02

Paskutinis dalykas ką galime ištraukti iš duomenų būtų vidutinė naudota srove per šias 188 sekundes ir ji buvo 29A.

Rezultatai

Dabar pabandykime suvesti gautus rezultatus. Pirmiausiai remiantis Artsautomotives, iš kurių sužinojau apie šį testą, tai didžiausias galimas skirtumas tarp minimalios ir maksimalios reikšmės yra 1,2V. Viršijus ją kompiuteris fiksuoja baterijos klaidą. Mano rezultatas, 0,21V skirtumas, yra labai gerojo pozicijoje. Jei 1,2V skirtumas yra ta riba, kuomet skelbiama baterijos mirtis, tai Artsautomotives siūlo naudoti tokią baterijos sveikatos vertinimo schemą:

0.20V = 100% acceptable efficiency

0.45V = 75% acceptable efficiency

0.70V = 50% acceptable efficiency

0.95V = 25% acceptable efficiency

1.20V = 0% acceptable efficiency

Ši firma tokiu metodu testuoja baterijas kuomet klaidos kodas jau būna pavaizduotas. Toks baterijos stresas žinoma stipresnis nei važinėjant kasdien gatvėse, bet leidžia sudaryti nuomonė apie likusią jo vertę.

Beja, šį testą galima atlikti ir neturint reikiamos įrangos jei norite apsidrausti perkant automobilį: po šio testo jei užsidega didelis raudonas trikampis su šauktuku viduje – bėkite. Bėkite ne tik nuo Priuso su galimai mirusia baterija, bet ir nuo pardavėjo, kuris gali sakyti, kad sugadinai jo brangenybe 😀

Na bet jei turėjote Techstream ir dabar turite exportuota excel failą, tai galite sužinoti dar kai ką. Jau minėjau, kad kol buvo iškraunama nuo 80% iki 40% praėjo 188 sekundės ir per šį laiką vidurinė naudojama srovė buvo 29A. Originali, nauja baterija turi 6,5Ah talpos visame savo talpos diapazone, arba 2.6Ah tuose naudojamuose 40%. Mano atveju galime paskaičiuoti kiek gi yra tos talpos likę.

Testo metu sunaudojome: 29A * 188s / 3600s = 1,09Ah

Teorinė baterijos likutinė talpa: 1,09Ah /40%(t.y. 80%-40%) * 100% = 3,79Ah

Taigi mano Prius per 195k kilometrų ir 8 metus baterija iš 6,5Ah talpos tapo 3,79Ah, arba 58% talpos. Žinoma skaičiavimo metodika čia yra labiau teorinę, nes įkrovus ir iškrovus baterija pilnai su fiksuota srove rezultatai gali būti visai kitokie. Deja, bet tokiai analizei įranga yra brangi.

Apibendrinimas

Šiame įraše aptariau du baterijų būklės įvertinimo kriterijus.  Sprendžiant pagal minimalios ir maksimalios įtampos skirtumą esant apkrovai galime spręsti ar baterija stabili ir ar visi moduliai(ir jų celės) sensta tolygiai. Antrasis kriterijus – baterijos talpos praradimas metams bėgant.

Šis testas manau visiems pravers smalsaujant ar jų Priuso baterija dar gyva. Kai kas gal net panaudos šią metodiką perkamo automobilio apžiūroje.

Skaičiai ir išvados paminėtos įraše nėra mokslinis straipsnis, tad nereiktu pasikliauti jais visu šimtu procentu. Tačiau kad susidaryti vaizdą jie manau yra pats tas.

Tokiu testavimu piktnaudžiauti nevertėtu. Be reikalo neverta švaistyti kuro ir eikvoti pačios baterijos resurso.

Įspėjimas: neprisiimu ir neatsakau už padaryta žalą automobiliui, turtui ar aplinkiniams atliekant mano minėtus veiksmus. Darant tai ką aprašiau reikia įvertinti savo jėgas ir vadovautis sveiku protu.


Veiksmai

Information

6 responses

4 12 2015
Darau, Blė

Grožis ir keptuvė toks testas 🙂

4 12 2015
mindogas

Rimti dalykai, žaisti nevalia 🙂

28 09 2016
Saulius

Hmmm, perkant ir taip drastiškai tikrinant kažin ar pavyks pabėgti po raudono trikampio gavimo 🙂 , o kas jeigu iškraudinėti važiuojant EV režimu ir stebėti kol įsijungs benzininis motoras?

28 09 2016
mindogas

Tokiu atveju apkrova nebus tokia didelė. Prius taip jau pagamintas, kad jis neturi atbulinio bėgio, tad visa energija atbulam yra naudojama iš akumuliatoriaus per elektros variklį. To pasekoje automobiliui nieko nelieka tik naudoti daug tos energijos, o EV rėžime jei gazuosi daug – bus pradėtas naudoti benzino variklis. Aišku visada geriau taip negu nieko. Jei automobilio gaila tai galima bandyti įkrauti akumuliatorių iki pilno ir visa ji išvažiuoti EV rėžimu jei toks yra. Raudono trikampio neatsiradimas ir nuvažiuotas atstumas parodytu kiek baterija yra gera.

2 03 2017
mangirdas

Kiek vidutiniskai yra realu nuvaziuoti km EV rezimu su pilnai pakrauta baterija iki kol isijungs benzininis variklis?

2 03 2017
mindogas

3-4km jei neklystu. Pats nebandziau.

Parašykite komentarą

Įveskite savo duomenis žemiau arba prisijunkite per socialinį tinklą:

WordPress.com Logo

Jūs komentuojate naudodamiesi savo WordPress.com paskyra. Atsijungti / Keisti )

Twitter picture

Jūs komentuojate naudodamiesi savo Twitter paskyra. Atsijungti / Keisti )

Facebook photo

Jūs komentuojate naudodamiesi savo Facebook paskyra. Atsijungti / Keisti )

Google+ photo

Jūs komentuojate naudodamiesi savo Google+ paskyra. Atsijungti / Keisti )

Connecting to %s




%d bloggers like this: