На цей раз мова піде про пошук втомлених осередків, розрядці, зарядці і балансуванню осередків. У даній темі не претендую на абсолютну істину і в чомусь можу бути не правий. Але тим не менше ці дії допомогли мені самостійно оживити Пріус: помилки не лізуть, батарея заряджається і розряджається набагато довше і шкала батареї на моніторі поки не має раніше сталої тенденції довго триматися зарядженої, а потім за 400 метрів просідати до 2 смужок.
Як розібрати саму батарею і зняти / замінити осередки можна прочитати тут.
Як дістатися до контактів осередків ВВБ не виймаючи батарею з машини можна прочитати тут
Про ранній діагностиці ВВБ є інформація тут
Про те як у мене повилазили помилки P0A80 і P3017 і чому власне почалася ця серія постів можна прочитати тут
Почну мабуть з теорії.
У високовольтної батареї Toyota Prius NHW20 використовуються NiMH (нікель-метал-гидридні) акумулятори (осередки) ємністю 6500 mAh і номінальним напруга 7.2v. Кожна комірка складається з шести "банок" напругою 1.2v об'єднаних в один загальний корпус з двома токовиводамі по краях. У високовольтної батареї таких осередків 28 штук, розбитих на 14 контрольованих комп'ютером пар.
Осередок високовольтної батареї Toyota Prius
Реальна (використовувана) ємність батареї значно нижче, тому що комп'ютер батареї стежить за тим, що б вічка не заряджалися більше ніж на 65% і не розряджалися нижче 40%, тим самим значно продовжуючи життя батареї в цілому. Оскільки NiMH акумулятори не схильні до ефекту "пам'яті" (на відміну від NiCd) то їх повна зарядка / разрадяка не потрібно і навіть не бажана. До того ж, якщо вірити теорії в Інтернеті, NiMH акумулятори здатні швидко заряджатися до 70% струмом набагато більшим, ніж потрібно для зарядки на 100%. Наші осередки, тобто осередки пріуса по логам здатні короткочасно перетравлювати струми заряду і розряду близько 100 ампер.
Розумні із зарядним пристроєм моделі I-max B6 mini (яким я користувався) при зарядці NiMH акумуляторів орієнтуються на показник dV = 0, коли в процесі заряду напруга на акумуляторі перестає рости і залишається на одному рівні. На жаль на тестовій осередку я не зміг дочекатися автоматичного припинення заряду, тому що осередок початку "розпухати" і напруга на осередку дійшло до 8,5v.
З теорією покінчено. Тепер практика.
У нас є батарея, яку ми зняли і розібрали. Перед нами стоїть кілька задач: знайти мертву / слабку осередок, розрядити і зарядити батарею.
Пошук слабкою осередку потрібно проводити під навантаженням. Для цього спочатку вимірюємо напруга "холостого ходу" на кожному осередку, а потім до кожної окремої осередку підключаємо навантаження (у мене таким навантаженням служила лампа H4) і вольтметр і записуємо показання через рівний (для кожного осередку) проміжок часу. У всіх живих, ну або однаково втомлених, осередків падіння напруги за відведений час (у мене було 15 сек) буде приблизно однаковим. На дохлої / сильно втомленою осередку напруга під навантаженням буде падати дуже швидко і різниця між напругою холостого ходу і напругою в кінці тесту з навантаженням буде значно більше, ніж у всіх інших осередків.
Втомлену осередок так само можна швидко обчислити по внутрішньому опору. Якщо у Вас є зарядний пристрій, який вміє вимірювати внутрішній опір акумулятора, то просто виробляємо вимірювання останнього для кожного осередку. Осередок на якій одержувані значення внутрішнього опору будуть сильно відрізнятися і є та сама, шукана. У моєму випадку Imax для всіх осередків видавав значення від 12 до 17mΩ. На дохою осередку свідчення були 28 mΩ, що відразу впадає в очі.
Абсолютним значенням внутрішнього опору акумулятора, отриманим черех I-max, довіряти не варто, тому що на цю тему на профільних форумах ведуться суперечки, але як відносний показник такі значення цілком коректні.
Як показала моя практика - розбивати вже усталені пари сенсу немає, якщо осередки в цій парі однаково поводяться під навантаженням. Оскільки я заздалегідь купив 2 осередки то вони обидві в парі стали замість 7 пари (13 і 14 осередки). Оскільки 13 була дохла, то вона пішла на викид, 14 при перевірці була більш ніж живий і вона замінила собою 11 ячеку, яка теж сильніші за інших просаджували під навантаженням.
Далі я отримав 14 пар осередків. Куплена пара пішла в центр, крайні осередки (1 і 14 пари, 2 і 13 і т.д) були встановлені в центр батареї, а ті що були в центрі - переставлені на краю батареї. Перетасування з краю в центр робилася для вирівнювання показників батареї в цілому (крайні осередки завжди найхолодніші і самі заряджені в процесі експлуатації автомобіля, 10 років відпочивали на краях, тепер прийшов час працює в центрі).
Перед тим як проводити зарядку батареї і її балансування батарею потрібно розрядити. Розряджати деякі рекомендують до 5v, але на профільних форумах по NiMH акумуляторів я знайшов кілька рекомендацій Не розряджайте нижче ніж до 0,9v на кожну банку, у випадку з осередками пріуса (які складаються з 6 банок) мінімальна напруга становить 5.4v. До слова при розрядці на напрузі 5,7v починається різке падіння напруги на комірці, що свідчить про її повному розряді.
Розрядити батарею можна будь-яким навантаженням (лампочкою наприклад на 220v), але тому що батарею все одно доведеться заряджати, а заряджати напругою в 250v у простого обивателя нічим, йдемо в будівельний магазин (я затарювався в Епіцентрі) і купуємо провід перетином 2 квадрата або більше (брав 2 шматки * 5 метрів, але вистачило б і 2 шматка * 3 метра). Так само знадобляться клеми під болт (будь-які, аби в них можна було запресувати наш провід і вони одяглися на клеми батареї). Збираємо з дроту та клем ось таку конструкцію:
Наше завдання з'єднати всі позитивні полюси з позитивними, а негативні з негативними. Оскільки на кожній стороні батареї у нас йдуть чергуються клеми "+" і "-", то доведеться плести ось таку конструкцію
На виході ми маємо всього 2 дроти з напругою близько 7v і хрет знає скільки ампер. При замиканні провід на 2,5 квадрата нагрівається моментально, так що замикань краще уникати. На ці кінці дроту підключаємо навантаження і вольтметр і починаємо розрядку. Як навантаження я спочатку брав одну лампу h4
Через 12 годин я зрозумів що цього вкрай мало і підключив ще 3 лампи + I-max. Загальний розрядний струм вийде 4 * 3А + 0,7А = 12,7А
У такій зв'язці I-max буде дуже зручний, тому що подасть звуковий сигнал коли напруга батареї дійде про зазначеного в налаштуваннях. З 4 лампами і аймакс батарея села десь за 4-5 годин. Після досягнення 6v на батареї була залишена тільки одна лампа і Аймакс і розряд продовжився до 5,7v. Час розрядки буде прямо залежати від того, наскільки батарея була заряджена при знятті з машини.
Після розряду треба дати батареї трохи відстоять (кілька годин) і можна заряджати.
На жаль план зарядити все осередки окремо у мене провалився, тому що зарядник просто не припиняв зарядку (може потрібно було чекати набагато довше, але швидко стрьомно). Тому осередки заряджалися все разом струмом в 5А (0,178А на кожну клітинку) близько 12 години поки напруга не досягло 8,21V.
Після того як батарея в цілому заряджена з неї потрібно зняти провід, яким раніше з'єднували однойменні полюси і дати батареї відстоять (чим довше тим краще, але мінімум години 3). Тепер можна проводити балансування.
У будь-якому випадку осередки через свого зносу після відстоювання будуть меть трохи Напруга, це потрібно виправити. Вимірюємо напруга на всіх осередок (краще робити це аймакс, тому що його свідчення і свідчення мультиметра можуть відрізнятися на кілька соток) і шукаємо на який буде найменше, наприклад все про 8,14 - 8,16v, а одна буде 8 , 05v. Тепер ми знаємо що мінімальна напруга на осередку X і становить воно 8,05V. Підключаємо по черзі до кожної клітинки I-max і садимо малим струмом (0,5 А або менше) на 0,1v від найслабшою, тобто потрібно виставити відключення розряду при 7,95v. Садимо так все осередки. Після розрядки всіх осередків даємо батареї знову відстоятися пару годин і переміряти - напруга скрізь має бути абсолютно однаковим. Якщо це так - збираємо батарею і ставимо в машину.
Тепер цікаві замітки
Я намагався нерозряджаються аймакс осередки, а просто залишити їх все з'єднаними паралельно на 12 годин в надії що більш заряджені зарядять менш заряджені, але результат після установки такої батареї на автомобіль був не дуже: розкид по напрузі на зарядженій батареї близько 0,8v, а при зарядці / розрядки збільшувався до 1,6v
Після розрядки малим струмом через аймакс розкид вирівнявся до 0,1v.
Не знаю як було раніше, але зараз мінімальних розкид по напрузі (0,1v) у мене на батареї "без двох смужок". При розрядці / зарядці батареї від позначеного рівня розкид починає рости але 0,4-0,5v.
При зарядці осередки роздуваються і це відбувається навіть на автомобілі. Але тому що всі осередки туго стягнуті, то поки не розкрутиш нічого як би не видно. Якщо розпухлу осередок залишити в спокої годин на 12 - вона приймає первинний вигляд.
підсумок:
В цілому пріус їде добре, батарея розряджається більш рівномірно і заряджається набагато довше (ну якщо порівнювати із зимою).
Що було куплено для ремонту батареї:
2 осередки від Prius 30 по 40 $ - 80 $
I-Max B6 Mini (оригінал) + блок живлення - 48 $
Провід й клеми - 11 $
Часу на читання інструкцій, форумів та інших тематичних ресурсів + на все що описано вище + Не описані помилки - 5 днів. Якби знав заздалегідь що і як робити - упорався б за 2 дні.
Mileage 285000 km