Высоковольтный аккумулятор для гибридного автомобиля
Батарея для гибридных автомобилей
Гибридные автомобили оснащаются не традиционными аккумуляторами, а высоковольтными батареями. Характеристики таких АКБ обычно рассчитаны на то, чтобы давать питание всей силовой установке автомобиля. В этом и заключается их основное отличие от стартерной батареи, заряд которой нужен, прежде всего, для того, чтобы запустить мотор, а также дать питание некоторым потребителям в автомобиле.
Обычные свинцовые АКБ не используются на гибридных машинах, ведь такие батареи не обладают достаточной энергетической плотностью. Кроме того, они подвержены сильному саморазряду и страдают от сульфитации пластин при полной потере заряда.
Важно помнить, что срок службы высоковольтных батарей зависит от многих факторов, среди которых значение мощности электродвигателей, показатели токов, а также количество циклов заряда и разряда. Для того, чтобы обеспечивать максимально эффективную работу гибридного привода, эти АКБ должны иметь высокий уровень энергетической плотности, низкий уровень саморазряда, а также должны быть способны выдерживать множественные циклы. Рассмотрим основные особенности батарей для автомобилей с гибридным приводом.
Рабочий цикл и саморазряд
В отличие от обычных свинцово-кислотных АКБ, которые работают по циклу полного разряда и полной зарядки, высоковольтная батарея часто начинает заряжаться при неполном разряде. За весь срок службы гибридного автомобиля таких неполных циклов больше, чем в случае обычного аккумулятора. Таким образом, батарея у гибридных машин должна выдерживать максимальное количество таких циклов и не терять при этом своих качеств.
Относительно саморазряда батареи отметим, что на него влияет не только сам тип АКБ, но и факторы внешней среды, вплоть до температуры окружающего воздуха. Саморазряд — процесс, который идет в батарее даже тогда, когда она не работает, и нарастает он в процессе всей жизни АКБ. Способность к низкому саморазряду — еще один важный критерий эффективности батареи для гибридного автомобиля.
Энергетическая плотность
Энергетическая плотность — важнейший параметр АКБ для машин с гибридным приводом — показывает, какой объем энергии может накопить батарея того или иного веса. Вспомним, что вес АКБ — это критичный параметр для гибридов и электромобилей. Современные тенденции в автомобилестроении обязывают производителей снижать вес автокомпонентов. Очевидно, что АКБ вносит достаточно ощутимый вклад в общую массу машины. Помимо этого, чтобы быть конкурентными на рынке, современные гибриды должны запасать много энергии и обеспечивать своим владельцам достаточный автономный пробег. Именно поэтому на гибридных автомобилях, а в особенности на электромобилях, необходимо использовать АКБ с большой энергетической плотностью. К сожалению, такие батареи чаще всего имеют большой вес. Эту проблему производители АКБ пытаются решить за счет применения новых сплавов. В настоящее время на гибридных автомобилях используются литий-ионные батареи, энергетическая плотность которых составляет в среднем 150 Вт/кг.
Какие АКБ используются на гибридах
Наиболее перспективными в сфере производства гибридов и электромобилей считаются сейчас именно литий-ионные батареи. В числе их достоинств — достаточно высокая энергетическая емкость, а также способность весьма долго работать в цикле разряда и заряда и, конечно же, низкий саморазряд.
Никель-металлогидридные батареи также используются в составе гибридного привода. Такие АКБ отличаются надежностью и обладают неплохой энергетической плотностью.
Помимо этого, на машинах с гибридным приводом можно встретить и традиционные свинцовые АКБ, производимые по технологии AGM с сухим электролитом. Среди их особенностей — повышенная устойчивость к циклированию, то есть способность работать во множественных циклах заряда и разряда.
Дополнительная высоковольтная батарея
По случаю приобрёл Li-Ion высоковольтную аккумуляторную батарею с такого же PHV. Вначале тестово бросил её в багажник и подключил в параллель родной. Несколько дней покатался с удвоенным запасом хода на электротяге и понял, что хочу себе её оставить.
В заводском исполнении батарея состоит из 4 блоков, по 14 Li-Ion аккумуляторных ячеек в каждом, установленных продольно в металлическом корпусе.
Для дополнительной батареи изготовил корпус из фанеры 10 мм и расположил его за спинкой заднего сиденья. Аккумуляторные блоки в корпусе собрал в два этажа. Это позволило сделать корпус наиболее компактным. Внешние размеры корпуса получились 220 х 970 х 320 мм. Таким образом, корпус вписался по высоте под шторкой и отнимает всего 22 см глубины багажника.
Фанеру выбрал в качестве материала для изготовления корпуса по причине её лёгкости механической обработки и достаточной прочности. Используемые в сборках аккумуляторные ячейки сами по себе заключены в индивидуальные герметичные металлические корпуса, снабжённые аварийным клапаном для сброса давления в экстренной ситуации. Так что деревянный короб это просто наиболее удобная в изготовлении внешняя оболочка с каркасом для крепежа.
Корпус пока оставлю как есть, под шторкой багажника его не видно, но в перспективе планирую обтянуть его каким-нибудь материалом в тон обшивок багажника.
Все подключения выполнил оригинальными проводами на разъёмных соединениях (оставшимися от разобранных ранее высоковольтных батарей). Таким образом, батарея получилась условно съёмной, в случае необходимости. Аккумуляторные блоки весят по 12 кг каждый, плюс почти 10 кг корпус, итого, общий вес дополнительной батареи с кулерами составил чуть менее 60 кг.
Для вентиляции батареи использовал комплектные кулеры. Подключил в параллель к родным, для чего изготовил соединительный жгут проводов на оригинальных разъёмах, Pin-to-Pin к штатной электропроводке.
При параллельном соединении нагрузка равномерно распределяется между родной и дополнительной батареями, протекающие через каждую батарею токи уменьшены в два раза от номинала, что благоприятно сказывается на их общем ресурсе и температурном режиме работы.
Автомобиль нормально воспринимает увеличенную вдвое ёмкость батареи и постепенно пересчитывает прогнозируемый запас хода на электротяге, в соответствии с накоплением статистики зарядок. В городском режиме реальный запас хода теперь составляет 32-35 км, против 16-18 км в заводском исполнении. Время полной зарядки увеличилось с 1,5 до 2,5 часов.
Toyota Prius Plug-in Hybrid 2012, двигатель гибридный 1.8 л., 99 л. с., передний привод, вариатор — тюнинг
Машины в продаже
Комментарии 110
бонба! сколько теперь весит примус?
45 кг добавляла батарея в самодельном корпусе. Но тот проект уже не актуален.
А что есть новый проект? По батареям?
Просто поменял авто.
А как насчёт самому собрать батарею из батареек от Теслы или из лифера с Китая? Получится?
чтоб запас хода на электротяги на 80км был какие батареии надо купить не дорого?
Я вот так решил вопрос с увеличением запаса хода: www.drive2.ru/l/544914390386738117/
И сколько такое решение стоит :)?
Здравствуйте, Игорь! А не осталось коннектора для соединения двух батарей после продажи допбатареи? Я б купил.
Приветствую! Оставались, поищу через пару дней, когда на работе буду.
Добрый день. А можно в 30 Приус поставить батарейку от 51приуса(литий) чтоб все нормально работало?
Добрый день. А можно в 30й обычный Приус не phv поставить доп.батарею для увеличения хода?
Приветствую. Поставить можно, но работать не будет, в силу разных причин ))
Здравствуйте Igor-PV. Вдохновился Вашим примером по установке второй ВВБ на Приус PHV, сделали мне доп. ВВБ также из 56 ячеек Li-MNC A123 серии по 26 А/ч. (получается около 6 КВ/ч + штатная) 
это, как делали. У меня вопрос, сколько по времени компьютер машины пересчитывает показания статистики? Я уже несколько раз заряжал машину, от розетки, полностью выкатывал заряд, но при новой зарядке ничего не меняется, как было 20,4км, так и при следующей зарядке приблизительно и заряжается на такую же величину. Правда было прохладно около 0 +2, раза четыре при такой температуре так заряжал, сегодня уже при +11, но все по прежнему 20+км. Может нужно обнулиться или я тороплю события? За ранее благодарю, Леонид.
Приветствую, Леонид. Я думаю, эффективнее будет по телефону.
Мой номер для связи +7967631О789
Igor-PV, Добрый день. Мы с Вами общались по поводу доп ВВБ. Остался ли у Вас блок реле после разборки доп ВВБ? если остался есть ли возможность его сфотографировать таким образом, чтобы понять как он выглядет и можно ли после него подключиться с выводов доп батареи. Я пытался узнать на разных форумах по этому поводу, но однозначно ни кто не знает. ВОТ, ЧТО ОТВЕЧАЛИ МНЕ НА МОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ УСТАНОВКИ ДОП ВВБ : Добрый день. Подключали ребята, которые занимаются сборкой батарей для эл. транспорта. Я лично наблюдал подключение. сделано так: сама ВВБ разделена на два блока по 28 ячеек вкл. последовательно, соединены через размыкатель, и того 56 ячеек, общее напряжение на полностью заряженной ВВБ 222 вольта. Доп ВВБ собиралась из двух блоков аналогично родной ВВБ по 28 ячеек Li-MNC A123 по 28 Ам/ч каждая. Все ячейки (не б/у, новые) были сбалансированы и проверены на емкость, подключались строго параллельно проводами по контролю напряжения с первой по 28ю ячейку строго, так же силовые провода были соединены к первой и 28й ячейке. Аналогично подсоединялась и вторая сборка с 29й по 56ю ячейку, перед подсоединением уровняли напряжение, силовые соответственно к 29ой и 56ой и в этой сборке провода по контролю напряжения строго параллельно каждой ячейке. По окончанию при соединений все проверили по напряжению. Каждая ячейка выдавала от 3.95 — 3.97 вольта, что соответствует штатному разбегу по напряжению на ячейке. Потом подключили маленький акум, за тем размыкатель. Ни каких проблем не возникло. При включении машины не большая задумчивость и все заработало, как обычно, прогноз на EV пробег 22.5км и я поехал домой на EV. Машина с тех пор ни чего не поменяла в своих действиях за исключением того, что когда заканчивается основной показатель заполненности ВВБ и появляется показатель малой емкости ВВБ, ДВС включается с некоторой задумчивостью на показателе 0.1 км. хотя визуально наполненность значка батареи на приборке не опускается ниже середины и машина проезжает в таком состоянии еще 500-700 метров до включения ДВС. После подключения доп. ВВБ я заправлялся электричеством уже более 16 раз и в холодную погоду 0 — +8 градусов, и в теплую боллее 12 градусов, но ничего принципиально не меняется. Позвонил установщикам все обьяснил, говорят возможно не дает освоить новую емкость датчик тока, установленный в родной ВВБ и на него нужно установить ШУНТ. В это время у нас начал свирепствовать вирус и все стали закрываться, к ним уже не добрался. Позвонил в Троицк, там специалист конкретно занимается батареями, поговорил с ним, он говорит сейчас занят приезжай позже, через несколько дней. Звоню ему, говорит нас закрыли. Но он мне сказал, что подключать нужно было после этого датчика тока, тогда родная ВВБ выдавала бы расход на этот датчик меньше и ДВС включался бы позже, ориентируясь на эти показания. Я ради интереса преэхал на EV, полностью разрядмв батарею до включения ДВС и замерил общее напряжение на выходе ВВБ показывает 200 вольт, что соответствует 3.57 вольта на каждой ячейке, замерил: так и есть с погрешностью 0.02 вольта. Получается объединенная ВВБ работает в очень узком промежутке. Если под итожить, то я бы и сам справился с переподключением, но ни где не нахожу места расположения этого датчика тока, в интернете ничего нет в теории он должен стоять перед реле включения ВВБ. Пока не решаюсь лезть в блок реле ВВБ, по этому и прошу совета. С уважением Леонид. P.S. не знаю можно ли выложить видео, как собирали?
ОТВЕТ
При чем тут датчик тока? Датчик тока не контролирует емкость ввб! Он контролирует силу тока, которая идет на мотор-генераторы.
Мое мнение — вы просто выкинули лишние деньги…
с уважением, Сергей Николаевич.
PRIUS PHV написал:
Не работает увеличенная емкость ВВБ. Было 4.4Кв/ч, а стало на 6Кв/ч больше, вопрос?, что мешает машине проезжать больше км. на EV режиме? Раз есть датчик тока то он и дает команду на включение ДВС, это вроде логично? На электромотор напряжение уже преобразованное инвертором поступает переменное, трех фазное в районе 650 вольт.
ОТВЕТ
По датчику тока. Нет! Он НЕ дает команду на включение.
Попробую ответить на Ваш вопрос. Я не специалист и возможно ошибаюсь.
Контроллер автомобиля должен знать, когда емкость батареи подошла к концу и запустить ДВС.
Это можно сделать двумя способами.
1. Определить емкость ВВБ по уровню напряжения. Тут все просто, как только напряжение на ВВБ достигнет определенного значения, машина выйдет из EV режима.
2. Определить емкость по израсходованной энергии. В данном случае, происходит подсчет израсходованной энергии. То есть положено израсходовать 4 кВт*часа. Включается счетчик и считает энергию, как только израсходовано 4 кВт*часа, машина выйдет из EV режима.
Логично, что батарея мощностью 10 кВт*часов не даст проехать машине больше, из за того, что как только израсходуется 4 кВт*часа, отработает программа выхода из EV режима.
Расчет количества энергии производится по показания напряжения и тока.
Если пересчет идет по израсходованной энергии, то необходимо подключать дополнительную ВВБ после датчика тока.
Ниже картинка для наглядности.
Повторюсь, это все предположения. Истинный алгоритм работы мне не известен.
**Картинка колхоз, извиняюсь.
Я ОТВЕТИЛ Да я так и предполагал, после датчика, но перед реле включения ВВБ. Там родная ВВБ состоит из 56и ячеек, к ним в параллель подключены 56 ячеек общей емкостью 6 Кв/ч, по поводу 200 вольт, это сейчас ниже 200 не опускается, а так около 170 вольт (это до установки доп батареи) на нижнем пределе до включения ДВС было. Если бы сейчас машина позволяла разряжать обе батареи до 170 вольт, то я думаю в районе 50 км. можно проехать.
Приветствую!
Очень много бессмылицы, я не осилил прочитать весь этот поток сознания 😁
Но всегда можно вернуться к предыдущему сценарию общения по телефону.
Устройство, характеристики и преимущества гибридных автомобильных аккумуляторов.
Устройство, характеристики и преимущества гибридных автомобильных аккумуляторов.
Автомобильные аккумуляторы насчитывают в своей истории не один десяток лет. Первый прототип современного был собран в 1859 году. Его создал физик Планте (Франция). Серийная сборка свинцово-кислотных батарей была организована в 1890 году, а примерно через десять лет их стали активно использовать на автомобильной технике. С тех пор конструкция аккумуляторов менялась незначительно. Но за прошедшие пару десятилетий в развитии и совершенствовании аккумуляторов произошёл значительный прогресс.
Эволюция
Ускорившееся развитие во многом подтолкнули решения об ужесточении требований к характеристикам автомобильных аккумуляторов. Изменения коснулись требований к пусковому току, весу АКБ, расходу воды и т. п. Производители были вынуждены решать эти задачи и в результате появились новые технологии. Поскольку в принципиальном устройстве что-то изменить было сложно, создатели аккумуляторов стали совершенствовать состав и конструкцию электродов. Прежде чем перейти непосредственно к гибридным АКБ, рассмотрим путь их совершенствования.
Сурьмянистые
Первыми АКБ с легирующими добавками были сурьмянистые. Как понятно из названия, в состав свинцовых пластин добавлялась сурьма. Токоотводы для таких АКБ изготавливаются по литейной технологии при высокой температуре. Эта разновидность аккумуляторов больше всего подвержена выкипанию воды из электролита, саморазряду и сульфатации. Зато они довольно устойчивы к глубокому разряду и стоят недорого. Сурьмянистые аккумуляторные батареи получили широкое распространение и остаются главенствующими на рынке до сих пор. Но постепенно стали появляться более современные модели, не имеющие указанных недостатков.
Кальциевые
В этих моделях производители применили кальций в качестве легирующего компонента свинцовых пластин, а также усовершенствовали саму технологию их производства. В этом случае пластины электродов выполняются посредством просечки цельной ленты. После того её растягивают и формируется ячеистая конструкция. Ленту получают литьём при низкой температуре.
Новая технология даёт возможность выпускать электроды меньшей толщины и массы. Благодаря отсутствию перегрева увеличилась прочность пластин.
Особенно это важно для жилок решётки, которые стали менее хрупкими и подверженными коррозийным процессам. Немаловажно, что электроды стали чище по своему химическому составу. Это снизило саморазряд автомобильных аккумуляторных батарей при хранении. Технология получила название ExMET (Expanded Metal).
Вместе с этими улучшениями было модернизировано и производство автомобильных аккумуляторов. В одном технологическом цикле с электродами готовилась паста. Выполнялось пастирование, подсушка, а также формирование групп токоотводов. При нанесении намазки был предпринят ряд технологических мер, который исключал их слипание. Производство было в значительной степени автоматизировано и улучшена его экологическая сторона.
Преимущества
Малый расход воды. В такие автомобильные аккумуляторы можно не добавлять воду по два года и более. В них практически отсутствует газовыделение и расход воды;
Низкий саморазряд. В отличие сурьмянистых батарей они значительно меньше подвержены этому недугу. Саморазряд представляет собой падение ёмкости АКБ в простое. Обуславливается это явление окислительно-восстановительными процессами, проходящими на электродах. В большей степени этому явлению подвержен отрицательный электрод, на котором происходит растворение свинца с образованием водорода;
Высокий ток при запуске двигателя;
Меньшая масса по сравнению с сурьмянистыми батареями;
Практически не требуют обслуживания;
Могут долго храниться без подзарядки.
Вернуться к содержанию
Недостатки
Критичен глубокий разряд. После двух-трёх глубоких разрядов автомобильный аккумулятор может отправиться на свалку;
Кальциевые батареи довольно требовательны к характеристикам бортовой сети автомобиля (требуют стабильности).
После разработки кальциевых аккумуляторов производители стали думать над тем, чтобы при сохранении их плюсов, избавиться от их минусов. Так появились гибридные автомобильные аккумуляторы.
Гибридные
Гибридные аккумуляторные батареи совместили в себе низкий саморазряд и отсутствие необходимости в обслуживании. При этом была решена проблема глубокой разрядки. Этот момент особенно важен для тех, кто часто оставляет автомобиль простаивать. Гибридные аккумуляторы часто обозначаются производителями, как выпущенные по технологии Calcium Plus или Ca+.
Пластины с положительным зарядом у гибридного аккумулятора производится из свинца с добавкой сурьмы. Отрицательный электрод производится из сплава свинца с кальцием.
В результате совмещаются преимущества двух технологий и устраняются их недостатки. Положительный электрод из свинцово-сурьмянистого сплава даёт устойчивость к глубокому разряду, а отрицательный электрод с кальцием снижает саморазряд и выкипание воды из электролита.
При производстве отрицательного электрода была использована технология ExMET (Expanded Metal), о которой упоминалось выше. Она обеспечивает более жёсткую структуру пластин, снижает коррозию и обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики гибридных аккумуляторов.
Кальциевые и гибридные аккумуляторы ещё не настолько сильно распространены, как сурьмянистые, но постепенно они завоёвывают место на рынке. Пока их массовое использование тормозится достаточно высоким ценником.
При выборе гибридного аккумулятора стоит помнить о некоторых моментах, связанных с их маркировкой. В ней для таких автомобильных аккумуляторов отражается расход воды. Маркируется он следующим образом:
Буква N в конце маркировки говорит о нормальном расходе воды;
L – малый расход воды;
VL – очень малый расход;
VRLA – аккумулятор имеет регулирующий клапан.
Подробнее о маркировке автомобильных аккумуляторов можно прочитать по указанной ссылке.
Вернуться к содержанию
Преимущества
Низкий расход воды. Благодаря новой технологии практически устранён процесс электролитического разложения воды и снижение уровня электролита. В результате гибридный аккумулятор практически не требует внимания со стороны владельца;
Низкий саморазряд. За счёт новой технологии производства отрицательного электрода и добавления кальция проблема саморазряда была минимизирована;
Высокий стартерный ток. Этого удалось добиться благодаря использованию свинцово-кальциевых отрицательных пластин и улучшения сцепления активной массы с их поверхностью. Причём в процессе производства на пластины сразу наносится обмазка. В результате отсутствует окисление пластин при хранении и достигаются высокие значения токоотдачи;
Устойчивость к глубокому разряду. В гибридных аккумуляторах, сделанных по технологии Calcium Plus, удалось избежать проблемы с глубоким разрядом, существующей в случае АКБ Ca-Ca. Благодаря использованию свинцово-сурьмянистого положительного электрода чувствительность кальциевых автомобильных батарей к глубокому разряду удалось существенно снизить.
Недостатки
Высокая цена. Гибридные аккумуляторы по технологии Calcium Plus по цене стоят примерно, как кальциевые. Но, несмотря на это, их цена остаётся значительно выше сурьмянистых и это сдерживает их массовое распространение.
Производители модели, отзывы
Давайте, посмотрим, а что же нам предлагают производители в сегменте гибридных аккумуляторов для авто.
Первые из тех, что на слуху, это гибридные АКБ АкТех. К примеру, АТ 64A3-L, AT 77A3-R, АТ 74АЗ-L, модели под брендом «Зверь» и другие. Стоимость данных аккумуляторов в онлайн-магазинах на данный момент лежит в интервале 4500 – 5500 рублей. В Сети отзывов о данных аккумуляторах достаточно от владельцев разных легковых автомобилей. Соотношение положительных и отрицательных составляет 50 на 50. Если верить отзывам, то служат гибридные аккумуляторы АкТех от года до четырёх лет. Владельцы АКБ говорят, что в обслуживании модели практически не нуждаются и хорошо отрабатывают запуск в мороз. Правда, при температуре минус 30 и ниже эти батареи подводят. Отрицательные отзывы в основном сводятся к пробитым банкам и осыпанию пластин.
Можно отметить также гибридные аккумуляторы, продаваемые под торговой маркой «Тюменский медведь». К примеру, модели 6CT-77LA, 6CT-66LA, 6CT-55LA и другие. Стоимость вышеназванных АКБ находится в интервале 3000 –4000 рублей. Отзывы об этих батареях в основном положительные, но встречаются и крайне отрицательные. В отзывах автолюбители часто отмечают высокий пусковой ток и доступность этих гибридных аккумуляторов по цене. Среди отрицательных отзывов преобладают те, что указывают на малый срок службы и потеря своих характеристик в сильный мороз.
Довольно высокой популярностью у отечественных автолюбителей пользуются гибридные аккумуляторы A-mega. В качестве примера можно привести A-Mega 6СТ-74, который изготовлен по технологии Ca+. В большинстве отзывов в качестве плюсов указываются высокий стартерный ток и длительный срок эксплуатации. В большинстве случаев гибридные АКБ этой марки служат 6 лет. Среди недостатков отмечается высокая цена.
Что дальше?
Идеальных автомобильных АКБ не существует. Понимая это, производители продолжают работу по усовершенствованию гибридных аккумуляторов. С одной стороны, они стремятся снизить себестоимость производства, поскольку без этого гибридные АКБ не станут массовыми. С другой стороны, испытываются новые легирующие добавки для улучшения эксплуатационных характеристик батарей. К примеру, селен, серебро.
Помимо гибридных аккумуляторов, есть и другое направление развития свинцово-кислотных батарей. Это гелевые аккумуляторы. У них есть свои преимущества и недостатки. В этом направлении уже появились свои разновидности и отличия в производстве тех или иных моделей.