Tema: 13 Bateria de înaltă tensiune (HV) 

Toyota și Lexus utilizează un acțibild specific pe caroseria autovehiculelor hibride și electrice pentru a indica tipul de baterii și locația acestora (Figura 1). Aceasta poate fi o caracteristică utilă pentru conducătorii auto și tehnicienii ce prestează servicii auto.

Materialele predominante pentru construcția bateriilor HV în vehiculele hibride și electrice includ: Hidrură de nichel-metal (NiMh). Litiu-ion (Li-ion). Litiu-polimer.

Componentele

O baterie HV conţine următoarele componente:

• modulele baterie

Pentru stocarea electricităţii

• mufa/fişă de service

Pentru a deconecta tensiunea înaltă a sistemului HV.

• releul principal

Pentru a izola bateria HV de restul vehiculului.

• senzorul de curent

Pentru a măsura curentul de intrare şi ieşire al baterie HV.

• calculatorul ECU al bateriei

Pentru reglarea proceselor bateriei HV. 

Modulul bateriei

La fel ca bateria de 12 V, bateria HV este formată dintr-un număr de celule.

Celulele unei baterii HV se numesc module şi pot fi conectate atât în serie cât şi în paralel.

• Conectarea modulelor în serie creşte tensiunea totală a bateriei.

•Conectarea modulelor în paralel creşte capacitatea bateriei.

Mufa de service

Mufa sau fişa de service este utilizată în timpul reparaţiilor (şi în situaţii de urgenţă) pentru a izola sau întrerupe practic tensiunea înaltă a bateriei de vehicul.

Mufa de service este de obicei de culoare portocalie, deci este uşor de recunoscut.

Deoarece curentul poate trece doar atunci când există un circuit închis, mufa de service poate fi de fapt poziţionată oriunde între două module ale bateriei.

Releul principal

Două relee principale separă bateria HV de restul vehiculului prin izolarea terminalului pozitiv şi a terminalului negativ. Un al treilea releu limitează curentul de intrare folosind o rezistenţă în serie.

Condensatorii din invertor produc un curent de încărcare scurt la pornire; rezistorul în serie limitează curentul.

Există câteva condiţii necesare pentru oprirea releului principal pentru vehiculele hibride sau electrice.

• Când contactul este oprit, ambele terminale ale bateriei HV trebuie izolate.

• Releul ar trebui să fie deschis acum, deoarece nu există tensiune de comutare.

• În situaţii de urgenţă, toate contactele ar trebui să se deschise.

Senzorul de curent

Senzorul de curent este conectat la calculatorul ECU al bateriei. Aceasta măsoară curenţii de intrare şi de ieşire a bateriei HV.

Este important ca măsurarea curentului să fie exactă, pentru a se putea calcula cantitatea de energie din bateria HV.

Cantitatea de energie din bateria HV este numită „starea de încărcare" (SOC).

Deoarece bateria HV furnizează o tensiune directă, curentul este măsurat de un senzor Hall.

ECU-ul bateriei

ECU-ul bateriei colectează informaţii astfel încât calitatea de funcţionare abateriei HV să fie întotdeauna la un nivel optim.

Calculatorul ECU al bateriei măsoară:

• temperatura bateriei HV;

• temperatura aerului de răcire a bateriei;

• curentul de intrare şi curentul de ieşire din baterie;

• tensiunea pe fiecare modul în parte sau blocuri de module;

Calculatorul ECU al bateriei:

• menţine celulele în echilibru;

• controlează ventilatorul de răcire;

• calculează starea de încărcare (SOC);

• limitează sau împiedică (des) încărcarea în cazul apariţiei unei defecţiuni.

Răcirea bateriei

Dacă temperatura bateriei HV ajunge să fie prea ridicată, aceasta poate pierde cu uşurinţă din capacitate şi poate fi deteriorată definitiv. Prin urmare, bateria trebuie să fie răcită.

Aerul folosit pentru răcire este aspirat din habitaclu şi forţat să treacă printre module; apoi aerul este re-direcţionat în afară.

Temperatura aerului din habitaclu este de obicei optimă pentru răcirea bateriei HV. O altă soluţie a răcirii bateriei HV, este folosind sistemul de aer condiţionat; acest lucru se întâmplă adesea la vehiculele full electric.

Efectul temperaturii asupra baterii de Li-ion în timpul exploatării.

Servicii de Mentenanţă

Este posibil ca uneori bateria HV să nu mai funcţioneze corect.

O problemă care apare uneori este că bateria HV nu mai este echilibrată. Tensiunea unuia sau a mai multor module se abate prea mult de la valoarea celorlalte sau de la o valoare standard.

În general, puteţi spune că tensiunea cea mai mică nu poate devia mai mult de 5% de tensiunea sursei.

Problema nu însemnă neapărat că modulul respectiv este defect.

• Conexiunile oxidate pot provoca o rezistenţă de contact a modulelor.

• O descărcare excesivă a bateriei poate fi, de asemenea, o cauză; puteţi vedea acest lucru uitându-vă la Starea de încărcare (SOC) a bateriei.

Măsuri de siguranță

Cunoaștem. Vehiculele hibride/electrice folosește un sistem de tensiune HV care poate provoca arsuri, vătămare gravă, aritmie cardiacă, stop cardiac, stop respirator, deces.

Chiar și după dezactivarea tensiunii înalte, în bateria HV tensiune persistă permanet, de aceia respectați instrucțiunile furnizate de producător și utilizați articolele necesare de protecție.

În bateria HV persistă și alte tipuri de pericole care sunt indicate prin simboluri de averizare, cum ar fi:

1. Tensiune înaltă HV;

2. Bateria poate exploda în timp ce se încarcă;

3. Bateria de tracțiune HV, atunci când este expusă la temperaturi ridicate (peste 70 °C), poate elibera gaze inflamabile. NiMH - electrolid alcalin caustic (pH 13,5) - neutralizat cu soluție de acid boric diluat sau oțet. Li-ion conține un electrolit organic - se evaporă rapid.

4. Acid coroziv periculos, este prezent în baterie. 

5. Fumatul, flăcările deschise, scânteile sunt interzise în jurul bateriei.

6. Nu lăsaţi bateria la îndemâna copiilor.

7. Respectaţi instrucţiunile de mentenață.

8. Purtaţi întotdeauna ochelari de protecţie.

9. Autocolant ce indică tensiune înaltă și de respectat instrucţiunile de securitate.

10. Evacuarea gazului din baterie (de ex: hidrogen baterie Ni-MH);

11. Vas de expansiune a sistemului de răcire;

12. Conexiune pe unde întră lichidul de răcire;

13. Conexiune pe unde iese lichidul de răcire.