Prius Gen2 – didžiosios HV baterijos remontas/ai

Beveik prieš 5 metus persėdau prie 2007 metų Toyota Prius hibrido. Tuo metu visiems aplinkui kildavo klausimai ką darysiu kai nueis ta prabangioji baterija, o aš žinoma visiems pasakodavau, kad patikimas tas dalykas yra ir kad jos kaina naudotos bus kaip dyzelio sankaba, o gal net purkštukų keitimas. Na štai laikas pamatyti savo akimis kaip čia yra iš tikrųjų.

Kas būna kai sugenda HV baterija

Pirmiausiai būna didelis šauktukas skydelyje kaip ką tik atsitiko pas mane:

Kas tada? Na tada važiuojame kaip važiavę. Diena, gal dvi. Tada automobiliui visiškai tai nebepatinka ir HV bateriją nustojama krauti, jos įkrovimo lygis nukrenta iki minimalių 30proc (t.y. vieno raudono stulpelio LCD ekrane),  ir ten lieka kol neištriname klaidų kompiuteryje. Tuo metu automobilis viskam naudoja benzino variklį, o taip daryti jis nesutvertas ir dėl to bėgėjasi iki 50km/h per  kokias 20 sekundžių ir panašiai. Kad galėtum normaliai važiuoti galima trinti klaidas kas kelias minutes ir taip riedėti mieste tikintis kad neįsijungs tas “senelio“ rėžimas, bet tai yra truputi pavojinga kaip pamatysime vėliau.

Diagnozavimas

Įsijungus OBD2 telefone matome klaidą kuri kaip paaiškėja vėliau siunčia pasikeisti HV bateriją:

Pažiūrėjus HV baterijos duomenis matome, kad kažkas ten negerai su 7 moduliu. kraunat bateriją jis rodo kiek aukštesnę, 17.9V įtampą, kur likusios yra apie 17.6V:

Baigus krauti situacija pasimato pilnai, nes dabar šis modulis ramybės būsenoje tampa jau silpniausias, 15.3V, kur kiti turi 16.5-16.6V:

Čia turime 1.3V skirtumą ramybės būsenoje, o raudonas trikampis metamas kai pora kartų pasiekiamas 2V skirtumas tarp didžiausią ir mažiausią įtampa turinčių modulių. Čia žinoma taip ir bus. Išvada mezgasi kad mirė vienas iš modulių 7 poroje.

Atkreipkime dėmesį ir į HV baterijos temperatūras. Jos siekia virš 52 laipsnių, baterijos vėdinimo ventiliatorius šiuo metu veikia 5 stiprumu. Ir tai ne pabaiga, važiuojant temperatūra kyla iki 55 ir daugiau, o ventiliatorius pradeda veikti galingiausiu 6 rėžimu. Dėl šiuos priežasties, kaip minėjau anksčiau, važiuoti tokiu automobiliu ilgesnius atstumus tampa pavojinga.

Pasijungus kompiuterį viska galima pamatyti dar detaliau. Klaidų čia daugiau, bet dauguma jų atsiranda kartu su sistemos įtampų sutrikimais:

Blogiausia čia bus ši:

Toliau pažiūrėkime kas darosi su HV baterija detaliau:

Čia matome kad 7 modulis turi silpnesnę įtampą, bet dar yra papildomos informacijos. Pvz. 36.5proc Delta SOC mums pasako koks skirtumas procentais yra tarp labiausiai įkrautos baterijos modulių poros ir mažiausiai. Taip pat matosi kad nors į bateriją yra pučiamas 5 lygio aušinimo ventiliatorius, bet įeinančios 27.4 temperatūros oro nepakanka ataušinti modulių, kurie kaista iki 54.8 laipsnių centrinėje dalyje, kur ir yra ta 7 pora.

Įdomumo dėlei radau telefono nuotrauką daryta nesenai pirkus Priusą:

Nepamenu kiek buvo važiuota prieš darant nuotrauką, bet matome 7 pora čia gera, temperatūra normali, o Delta SOC nuokrypis yra 0 procentų.

Taisymas numeris 1 

Pirmas dalykas ką aš nusprendžiau padaryti tai bent jau pasižiūrėti kas tos baterijos viduje dedasi. Pačio ardymo labai nedetalizuosiu, jei kas ardys tegu panaršo Youtube ar pan. Pateikiu tik kelias detales.

Taigi, automobilio bagažinėje pirma reikia nurinkti visą interjerą:

Ir kai ateina laikas atjungti HV serviso jungtį ir pačius HV laidus vertėtu pagalvoti apie darbui su aukšta įtampa pirštines:

Taip, žmogus žinantis ką daro (o gal kaip tik nesuprantantis ką daro) apsieis be jų, bet nepamirškite kad dirbate su potencialiai ~210V DC įtampą. Aš turėjau iki 500V įtampai skirtas pirštines su patikra. Jei be patikros – rekomenduočiau 1000V pirštines. Kad darbas būtų patogus patariu medvilnines (baltos nuotraukoje) pirštines dėtis ant rankų po guminėmis, kad mažiau prakaituotume ir jei suprakaituojame patogiau taip bus nusiimti ir užsidėti gumines. Ant viršaus patariu dėtis, kad ir plonas, verstos odos pirštines (tamsios nuotraukoje), jos apsaugos gumines pirštines nuo aštrių metalo kampų. Taip pat pirštines naudoti visada nebūtina, o tik tada kai atjungiame HV laidus ir vėliau kai atsukinėsime baterijos modulius.

Neužilgo baterija jau buvo išimta ir nunešta į rūsį tolesniam ardymui:

Pirmas įdomus dalykas išardžius pačią baterija tai ar celės joje nebuvo jau keistos ir kokio jos amžiaus yra:

Čia matome kiekvienas modulis prasideda 12ZG, o tai reiškia 2005-12-12 (šaltinis: https://priuschat.com/threads/hv-battery-date-code.198957/). Atitarnavo 14 metų.

Viduje dar radau tai ko ir labai tikėjausi, ganėtinai stipriai oksidavusius modulius jungiančius terminalus:

Čia vardan geresnės varžos naudojami variniai terminalai, kurie esant drėgmei taip padaro. Nerūdijančio plieno kontaktai čia būtų gal ir geriau, bet jo elektrinės savybės prastokos. Taigi vėl deduosi apsaugines pirštines ir viska atjungiu:

Dar pamatavau kiekvieno modulio įtampą ir kažkodėl didelio išsiskyrimo nepamačiau, tai šiuo metu tikėjausi kad pakaks tik kontaktus nuvalyti. Juos valiau su PCB ėsdinimui naudojamu vandenilio peroksido ir druskos rūgšties tirpalu:

Vos 15 sekundžių paskalavus užteko pašalinti apnašas:

Tada su sodos milteliais neutralizavau rūgštį ir su 400 šlifavimo popieriumi dar nuvaliau plokšteles:

Surinkau bateriją atgal, sumontavau į automobilį bet deja problemos tuo neišsisprendė. Visgi ta 7 modulių pora buvo tikrai nusilpusi ir čia ne tas variantas kad jų blogi parodymai dėl kontaktų.

Alternatyvų paieška

Šioje vietoje man reikėjo nuspręsti kiek daug noriu investuoti į 2007 metų automobilį. Čia buvo variantai keli ir juos surūšiuosiu brangėjimo tvarka:

1. Keisti vieną modulį kurio kaina apie 30Eur. Tai pigiausia, bet norint viska atlikti gerai modulių balansavimas užtruktu daug laiko, o galutinis rezultatas suteikia mažai ilgalaikės garantijos.
2. Keisti visą bateriją nuo sudaužyto 2005-2009 Gen2 Priuso už 150-400Eur. Tai sutaupytu daug laiko, bet vėlgi neduoda ilgalaikės garantijos.
3. Keisti visus baterijos modulius nuo sudaužyto 2009-2015 Gen3 Priuso už 350-500Eur. Naujesniame Priuse kitoks baterijos korpusas, laidai ir ECU, bet NiMH moduliai tie patys. Tektu sugaišti kažkiek laiko tuos moduliu perdedant, bet čia jau laimime didesnę garantiją, nes moduliai bus naujesni (nors tiesa ta, kad Gen3 Priusų baterijos jau taip pat pradeda mirinėti).
4. Keisti visus baterijos modulius nuo sudaužyto 2015-2019 Gen4 Priuso (trim TWO, kur dėti NiMH moduliai) už 600-1000Eur. Laiko atžvilgiu čia vėlgi turime darbo perdedant celes, bet turime ypač gerą garantiją dėl modulių ilgaamžiškumo.
5. Keisti į naują bateriją pirktą iš Toyota atstovų už apytiksliai 1500Eur (šiaip kainos nežinau bet be darbų UK ji kainuoja 1200 jų pinigų, tad galime įsivaizduoti kiek kainuotu konvertavus ir pridėjus darbą). Laiko atžvilgiu čia geriausias sprendimas, garantijos taip pat.

Atsižvelgiant į greičio ir patikimumo kriterijus, ir nepamirštant ekonominio logiškumo taisant 2007 metų automobilio nusprendžiau rinktis 4 variantą. Kodėl? Nes esu patenkintas savo Priusu. Nebloga komplektacija, ypač odinis salonas, palyginus patikimas automobilis (servise praleido gal tik kelias dienas per tuos kelis metus keičiant stabdžius, amortizatorius, guolius ir vandens pompą). Planuoju juo važinėtis dar kelis metus, tad man garantija būtina. Modulių ardymas man ne problema, nes kaip matėme patirties jau yra. O kas dėl kainos Gen4 Priusų bateriją galima gauti už 600Eur, kas man rodos ne ką daugiau už Gen3 baterijų kainas.

Taigi perlėkiau per daug skelbimų ir surinkau tokį sąrašą:

Čia sąrašas tik naujausių Priusų. Ypač įstrigo pardavėjas iš Utenos, kuris atsiliepęs kalbėjo panašu suvokė apie ką kalba bet kalbėjo nesąmones  ir norėjo 2000Eur už tikriausiai 2016 Prius bateriją. Aš dar bandžiau aiškintis ar prie baterijos bus ir visas Prius, gal man Plug-In baterija nori parduoti, o gal jis čia tyčiojasi tokiu būdų (gal vakar išgertuvėse iš jo kažkas pasityčiojo?), bet nieko nepaaiškėjus pasižymėjau kad šitas yra DURNIUS ir jis manęs nebedomino. Po kelių skambučiu radau ko dar reikia ieškoti ir matote kelias užuominas sąraše – 2016-2019 metų Toyota CH-R. Juose stovi lygiai tokia pati kaip Gen4 Priusuose NiMH baterija ir jų sudaužytų Lietuvoje yra nemažai. Perkant aišku reiktu būti tikram kad ji sandėlyje labai ilgai nestovėjo, kitaip gali būti problemų su jos nusėdimu. Kaune radau laužyną kuris turėjo tokią bateriją ir pora variantų nuo Gen3:

Taigi, perkame 2018 metų CH-R bateriją už 550Eur ir važiuojame namo. Pati baterija šalia senosios gal ir atrodo įtartinai kitokio dydžio, bet vėliau pamatysite kad viskas gerai:

Ir taip, vis dar važinėju su tuo pačiu Priusu trindamas klaidas telefone vieno mygtuko paspaudimu 🙂

Renkantis bateriją naudotuose automobiliuose dar svarbu žinoti ko tau reikia. Yra keli hibridai kuriuose naudojamos Lion baterijos tad reikia klausti/pasitikrinti ar yra ant dagčio NiMH žymėjimas:

Kas liečia pačia bateriją tai aš esu sužavėtas kaip Toyota evoliucionavo nuo Gen2 (ar net nuo Gen1) laikų. Baterija tapo kiek galima plokštesnės nors naudojami tie patys moduliai, o Service Plug tapo miniatiūrinis:

Oro padavimas dabar vysta iš vieno šono:

O išėjimas iš kito:

Ir nuėmus skardą pasirodo kad vėdinimo takai panaudoti ir modulių viršslėgio vėdinimui atsisakant dviejų papildomų šlangų:

Beja dar čia matome, kad temperatūros davikliai naujoje baterijoje yra viršuje, o naujoje – apačioje. Taip pat baterijos ECU dabar perkeltas į kitą pusę, bet tai man nelabai svarbu. Kas įdomu, tai kokia gamybos data:

203S pasako kad moduliai turi būti 2017-02-20 gamybos.

Taisymas numeris 2

Dabar užsidedame apsaugines pirštines ir nunuoginame naują bateriją:

Tai darant kiek nervinausi nes šios baterijos kontaktai kaip nauji. Vadinasi galėjau juos panaudoti senai baterijai prieš tai nevargstant su senų kontaktų valymu:

Kad nuimti visą modulių paką reikia iš apačios abiejose pusėse atsukti po 14 veržlių:

Ir tada galime visą modulių paką pasidėti kol ardysime senąją bateriją:

Buvo mintis gal pavyks perdėti visą modulių paką nes jo matmenys labai panašūs, bet baigdamas nuoginti seną bateriją pastebėjau kad artimiausias kontaktas prie ECU naujoje baterijoje yra Pliusas, o senoje Minusas.:

Taigi teks modulius mainyti vistiek. Dabar atsuku apatinius varžtus ir padarau tai ko negalima daryti su dar šilta senąją baterija – atlaisvinu 4 varžtus spaudžiančias paką iš šonų dar neišėmęs viso pako ir rėmo:

Čia matote, kad rėmo varžtai apačioje neleido paskutiniam moduliui kur dėtis ir nuo šilumos išsiplėtę moduliai tapo tokia kirmėle:

Kad to išvengti reiktu arba palaukti kelias valandas kad moduliai atauštu, arba prieš ardant pasikelti paką vertikaliai, kad moduliai plečiantis šautu į viršų.

Galop atkrapščius šį susistūmusį kampą visas celes išėmiau ir susistačiau nesugadinęs eiliškumo į šoną:

Kol dariau sekančius darbus tos celės vis skleidė šnabždėjimą susitraukinėdama, bet galiausiai įgavo originalų savo dydį.

Dabar užduotis paprasta – imame po vieną modulį iš naujojo pako:

Ir sukrauname juos į senojo rėmą pastatyta vertikaliai:

Taip labai patogu prisegti temperatūros daviklius pradžioje, viduryje ir pabaigoje, o ir susegti paką varžtais vienas malonumas.

Vėliau paką paguldau atgal į rėmą, susuku 28 varžtus iš apačios ir metas dėtis apsaugines pirštines bei pradėti prisukinėti kontaktų terminalus į grandinę. Čia padariau vieną klaidą – varžtus sukau su suktuku ir darydamas tai skubėdamas sugadinau vieno iš modulio sriegį:

Taigi teko atsukti visą juosta terminalų ir bandyti atsargiai sriegį pataisyti sriegikliu:

Tai nelabai pavyko, veržlė vistiek strigo ir nepagavo kelio. Taigi teko pasinaudoti brolio patarimu – sriegio pradžią su drėmeriu nušlyfuoti lyg drožtum pieštuką. Taip pašalinus viena ar du sriegio apsisukimus veržlę sėkmingai užsidėjo. Jei tai būtų nepavykę tai galvos skausmo būtų labai daug, nes prarasti vieną modulį būtų nieko gero. Suktuką patarčiau naudoti tik varžtų ir veržlių atsukimui, nes jų yra tikrai daug, bet užsukimui geriau duoti sau laiko ir viska daryti kruopščiau.

Toliau viskas kaip ir paprasta, baterija keliauja į automobilį.

Rezultatai

Įjungiame automobilį – jokio įspėjamojo trikampio. Važiuojam – jokių bėdų. Transplantacija pavyko! Ar yra kokie pokyčiai važiavime? Gal. Labiausiai pastebima padidėjusi talpa, nes stovint kamštyje baterija tikrai ilgiau išbūna nuo 52% iki 40% kai įsijungia benzino variklis jį įkrauti. Gal dėl toks pačios priežasties atrodo kad sumažėjo kuro sąnaudos, bet skaičiais negaliu komentuoti nenorėdamas apsimeluoti.

Dabar laikas užmesti akį į ODB2 po pusvalandžio pasivažinėjimo:

Matome kad visų modulių įtampa subalansuota. Taip ir turi būti nes aš stengiausi kad transplantuojant net modulių poros sutaptu. Temperatūra visiškai nedidelė, tik 25 laipsniai centre. Taip ir turėtu būti, nes moduliai beveik nauji, o dar kiek žinoma (bet negarantuoju) jos naujos gamybos turi didesnę mažesnę vidinę varžą ir tas leistu joms atiduoti ar pasiimti didesni kiekį energijos ir mažiau išskirti šilumos. Beja, pastebėjote naujai atsiradusį Fault Clear mygtuką? Tai jį aš dažnai spausdavau važinėdamas su sugedusia HV baterija.

Dar pasijungiau PC diagnostiką, kad pažiūrėti kas ten įdomiau:

Čia matosi modulių įtampos gana panašios kaip ir telefone. Prie PC jungiau po intensyvaus pasivažinėjimo tai temperatūra jau pakilusi 43.9 laipsnių. Gerai matyti kad Delta SOC tapo 0 procentų.

Pirmus šimtą kilometrų mieste ir dar šimtą užmiestyje pasivažinėjau nesudėjęs interjero. Dėl viso pikto, jei reiktu vėl viska ardyti. Galiausiai problemoms jokioms neišlindus viską susirinkau galutinai:

Dar rūsyje liko šiek tiek detalių:

Ką daryti su likusiais moduliais? Juos sudėjau eilės tvarką į naujos baterijos rėmą ir jau pradėjau testuotis modulius su vieninteliu turimu iMax B6 pakrovėju:

Su vienu pakrovėju tai truks apie mėnesį laiko, nes jis iškrauti gali vos 0,7A prie 7V (t.y. ~5W). Gal kam reikia modulio vieno kito? 🙂

Orams atšalus reiks pasidaryti naujos HV baterijos testą. Dabar pernelyg pavojinga tai daryti nes stovint HV Inverteris gali imti ir perkaisti tiek ilgai jį laikant apkrautą maksimaliai.

Tai kaip manote, ar labai baisi ta HV baterija? Man vis dar ne. Nors pinigų aišku kainuoja, kaip ir viskas kita.