Tema: 14 Operații de diagnosticare și mentenanță a bateriei HV.

14.1     Operații de diagnosticare a bateriei HV

Este posibil ca bateria HV să nu mai funcționeze corect, iar ECU-ul de control al gestionării energiei să emite un avertisment pe panoul de bord indicând necesitatea de a executa diagnosticarea pentru a identifica defecțiunea.

Diagnosticarea computerizată a bateriei de tensiune înaltă (HV) este un proces efectiv pentru identificarea codurilor de eroare stocate în sistemul de management al bateriei (BMS).  Pentru executarea operației se conectează testerul de diagnosticare la conectorul OBD se pornește comutatorul de alimentare, se pornește testerul inteligent, se accesează următoarele funcții din meniuri: Powertrain / Hybrid Control / Trouble Codes, apoi notați DTC-urile și datele înregistrate.

Prin intermediul codurilor de eroare și schemelor electrice (ex: figura 14.1) pot fi identificate probleme specifice construcției bateriei de înaltă tensiune. Dacă au fost identificate DTC-uri ce indică un component defect din cadrul bateriei atunci când vehiculul a fost adus la atelierul de service auto, înlocuiți toate piesele respective cu defecțiuni.

Sunt defecțiuni ale bateriei de tensiune care pentru remediere trebuie de evaluat starea de încărcare a bateriei SOC și starea de sănătate a bateriei SOH.

O descărcare excesivă a bateriei poate fi, de asemenea un motiv al funcționării incorecte. Unitatea electronică de gestiune a bateriei de tensiune înaltă BMS și ECU calculează SOC (starea de încărcare) a bateriei HV prin amperajul acumulat în bateria HV măsurat cu ajutorul senzorului de curent. Această monitorizare citește starea de încărcare a întregii baterii.

Durata de viaţă a unei celule scade dacă este încărcată continuu la 100%. Dimpotrivă, durata de viaţă scade şi dacă bateria se descarcă peste 30%. Starea de încărcare a celulelor va fi, prin urmare, întotdeauna între 30% şi 90% (Figura 14.2). Aceasta este monitorizată, dar nu este văzută de conducătorul auto. Afişajul digital din tabloul de bord indică 0% sau 100% când se ajunge la 30% sau 90%.

După cum știm pentru a crește tensiunea bateriei, ia este formată din mai multe modulele conectate în serie. Dezavantajul unei conexiuni în serie este că, cu o celulă defectuoasă, capacitatea întregii conexiuni în serie devine mai mică.

Pentru aceasta se verifică starea de sănătate a bateriei de tensiune înaltă SOH. Fiecare celulă/modul sau bloc este monitorizat de ECU pentru a menține starea de sănătate a bateriei. Acest lucru prelungește durata de viață a celulelor, prevenind descărcarea profundă sau supraîncărcarea. Celulele litiu-ion, în special, trebuie să rămână în limite stricte. Tensiunea celulelor este proporțională cu starea bateriei, de aceea BMS este înzestrat cu senzori de tensiune. La bateria cu nichel-hidrură metalică fiecare bloc compus din 2 module într-un set al baterie este monitorizat de un senzor de tensiune VC1...VC14 (Figura 14.3).

Tensiunile unei celule li-ion sunt următoarele:

•       tensiune nominală: 3,6 volți;

•       limita de descărcare: 2,5 volți;

•       tensiune maximă de încărcare: 4,2 volți.

Majoritatea sistemelor de management al bateriei (BMS) folosesc o limită inferioară de 2,8 volți. Dacă celula este descărcată peste 2,5 volți, celula va fi deteriorată. Durata de viață a celulei este scurtată. Supraîncărcarea celulei Li-ion fi reduce și durata de viață, dar este și periculoasă. Supraîncărcarea celulei poate face ca aceasta să devină inflamabilă.

Din cauza modificării rezistenței interne a modulelor, tensiunea unuia sau a mai multor module se abate prea mult de la valoarea celorlalte sau de la o valoare standard (Figura 14.5).

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

La bateria cu nichel-hidrură metalică, dacă diferența de tensiune a fiecărei combinații de 2 module (bloc) este de 0,3 V sau mai mare, aceasta se datorează unei erori interne a unității inteligente a bateriei. Devierea tensiunii poate fi cauzată pe lingă descărcare excesivă a bateriei și de o conexiune oxidată ce provoacă o creștere a rezistenței de contact a modulelor, pentru acesta trebuie de efectuat lucrări de mentenanță.

Figura 14.5 Exemplu de celule echilibrate și dezechilibrate

14.2    Operații de mentenanță a bateriei HV

Operațiile de mentenanță pentru bateria HV includ: încărcarea bateriei, curățarea lamelelor oxidate și, în cazul bateriilor răcite prin intermediul lichidelor, înlocuirea lichidului de răcire.

Starea de încărcare (State of Charge, SOC) a unei baterii este un parametru esențial care indică nivelul de energie stocat în baterie, exprimat de obicei ca procent din capacitatea totală. SOC-ul este crucial pentru gestionarea utilizării eficiente a bateriei și pentru prevenirea supraîncărcării sau descărcării excesive, care pot deteriora bateria.

Pentru a evita distrugerea bateriei de tensiune înaltă, unitatea electronică de comandă este programată să dezactiveze tensiune dacă ia scade sub o anumită valoare și automobilul nu este posibil de pornit. Pentru a porni automobilul trebuie de încărcat bateria de înaltă tensiune. Automobilele hibride și electrice dotat cu port de încărcare poate asigura încărcarea de la o simplă priză electrică, mai dificil ar fi dacă automobilul nu deține port de încărcare.

Înainte de a purcede la încărcarea bateriei de înaltă tensiune, trebuie de verificat tensiunea dintre bornele bateriei auxiliare, care ar trebui să fie aproximativ 11 V sau mai mult.

Dacă motorul pornește, lăsați-l la ralanti cu selectorul cutiei de viteză în parcare (P) selectată până când motorul se oprește (încărcarea automată a fost finalizată).

Dacă motorul nu poate porni, urmați procedura și încărcați bateria HV.

Pregătirea pentru încărcarea bateriilor HV.

După ce ați scos mânerul ștecherului de serviciu, puneți-l în buzunar pentru a preveni alți tehnicieni să îl conectați accidental în timp ce lucrați la sistemul de înaltă tensiune. După ce ați scos mânerul ștecherului de serviciu, așteptați 10 minute înainte de a atinge oricare dintre conectorii sau terminalele de înaltă tensiune.

După dezactivarea tensiunii, scoateți capacul terminalului invertorului (Figura 14.6) și verificați tensiunea la borne cablului de tensiune înaltă ce vine de la bateria HV care peste 10 minute ar trebui să fie 0 V (Figura 14.7).

Figura 14.9 Modul de conectare a încărcătorul THS la cablul de tensiune înaltă a bateriei

Conectați toate cablurile de încărcare THS în următoarea ordine pentru a preveni șocurile electrice: se conectează cablu de legătură EV la invertor, conectorul cablului de legătură EV la încărcătorul THS, cablu de joasă tensiune la invertor, conectorul cablului de înaltă tensiune de la invertor, conectorul cablului de joasă tensiune de la încărcătorul THS, cablu de înaltă tensiune conectat la încărcătorul THS, instalați mufa de serviciu, conectați borna negativă a bateriei auxiliare.

Când comutatorul START este pornit, indicatorul INITIAL CHECK se aprinde și începe o verificare inițială. Când verificarea inițială se încheie cu succes, indicatorul INITIAL CHECK se stinge, indicatorul CHARGING se aprinde și încărcarea va începe în același timp.

Timpul de încărcare folosind încărcătorul THS este de 10 minute pe ciclu de încărcare. Timpul de încărcare atunci când se utilizează un încărcător THS este un timp scurt de încărcare (când temperatura bateriei este de 25 °C, 10 minute pot fi suficiente, dacă temperatura bateriei este de 0 °C, atunci pot fi necesare trei cicluri de încărcare de 10 minute) pentru punerea motorul într-o stare în care poate fi pornit (sistemul poate intra în starea READY-on). (Încărcătorul THS se va opri automat la 10 minute după începerea încărcării.)

Există foarte puține șanse de supraîncărcare a bateriei HV în timpul celui de-al doilea sau al treilea ciclu de încărcare. SOC nu va crește probabil dincolo de limita superioară, deoarece a fost suficient de scăzut pentru a împiedica pornirea motorului. Chiar dacă SOC ar trebui să crească suficient pentru a depăși limita, ECU-ul de control al vehiculului hibrid va opri testul activ pentru a preveni supraîncărcarea. Când ultimul ciclu s-a terminat, opriți întrerupătorul PRINCIPAL al încărcătorului THS.

Majoritatea vehiculelor electrice și hibride folosesc lichide de răcire pe bază de glicol (etilen glicol sau propilen glicol) pentru răcirea bateriei HV. Acestea oferă o bună protecție împotriva înghețului și supraîncălzirii, precum și împotriva coroziunii. Unele vehicule utilizează lichide de răcire dielectrice care nu conduc electricitatea. Acestea sunt esențiale pentru siguranța sistemelor electrice de înaltă tensiune, prevenind scurtcircuitele.

Dacă lichidul de răcire al bateriei HV nu este înlocuit la intervalele recomandate, pot apărea mai multe probleme care pot afecta performanța și durata de viață a bateriei, inclusiv:

Supraîncălzirea bateriei: Lichidul de răcire își pierde eficiența în timp, ceea ce poate duce la o răcire insuficientă. Acest lucru poate provoca supraîncălzirea bateriei, afectând performanța și reducând durata de viață.

Degradarea componentelor interne: Supraîncălzirea repetată poate deteriora componentele interne ale bateriei, ducând la defectarea celulelor sau a modulelor bateriei.

Reducerea eficienței bateriei: O răcire inadecvată poate duce la o eficiență scăzută a bateriei, ceea ce înseamnă că bateria nu va putea stoca sau furniza energie în mod optim.

Apariția codurilor de eroare: Sistemul de management al bateriei (BMS) poate detecta probleme de temperatură și poate genera coduri de eroare.

Costuri de reparație mai mari: Ne înlocuirea lichidului de răcire la timp poate duce la defecțiuni grave ale bateriei, care pot fi costisitoare de reparat sau necesită înlocuirea completă a bateriei HV.

Risc de siguranță: Supraîncălzirea severă poate crea un risc de siguranță, incluzând posibile incendii sau explozii în cazuri extreme.

Pentru a preveni aceste probleme, este esențial să înlocuirea lichidului de răcire, pentru bateria HV se face de obicei conform recomandărilor producătorului auto. Această perioadă de parcurs poate varia, dar în general, intervalul de înlocuire poate fi între 80.000 și 120.000 de kilometri sau la fiecare 5 ani, în funcție de care dintre acestea survine prima. Este important să consultați manualul vehiculului sau să urmați indicațiile specifice ale producătorului pentru a asigura o mentenanță corectă și pentru a prelungi durata de viață a bateriei HV.

Întrebări de autoevaluare

1.    Ce avertisment emite ECU-ul de control al gestionării energiei când bateria HV nu funcționează corect?

2.    Care este procesul de diagnosticare computerizată a unei baterii de tensiune înaltă (HV)?

3.    Ce se întâmplă cu piesele defecte ale bateriei HV odată ce sunt identificate?

4.    Care sunt cele două stări esențiale ale bateriei de tensiune înaltă care trebuie evaluate pentru remedierea defecțiunilor?

5.    În ce interval este menținută starea de încărcare a celulelor pentru a prelungi durata de viață a bateriei?

6.    Ce este SOH și cum este verificată starea de sănătate a bateriei HV?

7.    Ce operații de mentenanță sunt necesare pentru bateria HV?

8.    Cum are loc încărcarea bateriei de tensune înaltă fără port de încărcare?

9.    De ce trebuie de curățit lamelele ce sunt utilizate la conectarea două module?

10. De ce trebuie de înlocuirea lichidului de răcire a bateria HV?