Tecnologias de reparação e manutenção de veículos híbridos. Escola de Sergei Gordeev. Lição onze
Hoje daremos uma olhada no dispositivo de plug de carga e aprenderemos como usar corretamente essa ferramenta para diagnosticar a condição da bateria auxiliar e das células da bateria de alta tensão em uma AT.
Atualmente, existe um grande número de garfos de carga no mercado. Digital e analógico, com diferentes modos de operação. Todos eles consistem em dois componentes obrigatórios - um resistor de carga e um voltímetro conectado em paralelo. Isso é o suficiente para avaliar a condição da bateria. Elementos
adicionais do plugue de carga: fios de extensão (potentes) com bons clipes, um botão para o resistor de carga, um amperímetro, sensores de temperatura, microcontroladores, etc. Todos esses elementos são instalados em plugues de carga caros, mas você precisa de tais dispositivos?
Aqui está uma foto do garfo de carga que estamos usando em nosso serviço híbrido. É o mais simples (foto 1). É assim que fica por dentro (foto 2).
Foto1
Foto 2
Dependendo do tipo de bateria e sua tensão, diferentes classificações de
resistência de carga são usadas. Existem garfos de carga com carga substituível ou ajustável. Isso os torna versáteis ao trabalhar com diferentes tipos de baterias recarregáveis. Voltímetros são usados tanto digitais quanto analógicos. O digital nos permite obter um valor de tensão mais preciso no final da carga, mas, dado nosso objetivo final, centésimos de volt não afetam significativamente o resultado.
Freqüentemente, voltímetros digitais são usados em conjunto com
microcontroladores, que permitem, após a medição, ver a tensão inicial e final da bateria e o tempo durante o qual a carga trabalhou. Esses dispositivos são mais precisos, mas também mais caros. O voltímetro analógico é mais interessante quando se trata de veículos híbridos. Por quê? Em primeiro lugar, é menos provável que o danifique num serviço automóvel ou sobreaqueça sem observar
uma pausa de tempo entre as verificações. O superaquecimento pode danificar o garfo de carga quando um grande número de itens está sendo medido.
Em segundo lugar, não requer uma fonte de alimentação adicional. Em terceiro lugar, para simplicidade e facilidade de uso, os voltímetros analógicos geralmente usam uma escala graduada pintada em cores diferentes. Isso ajuda a determinar visualmente a condição das baterias pela cor do setor onde a seta do dispositivo parou. Neste caso, não há necessidade de memorizar os limites de tensão e perscrutar em pequena escala, se setores multicoloridos forem aplicados sob os tipos necessários de baterias testadas. Isso simplifica muito o trabalho com o dispositivo e permite mostrar visualmente ao cliente o estado da bateria, mesmo que ele não esteja familiarizado com os fundamentos de eletrônica e física.
Foto 3
Mais comumente, os reparos de alta tensão requerem o teste de dois tipos de baterias: ácido de chumbo de 12 volts (bateria auxiliar) e NiMH (bateria de alta tensão). É adequado para isso um voltímetro com valor de escala máximo de 16 V.
Como é feita a verificação? Observando a polaridade, ambas as saídas do plugue de carga são conectadas aos terminais da bateria de armazenamento. Aqui você precisa prestar atenção especial ao fato de que quanto melhor for o contato
quando conectado, mais precisas serão as leituras.
Deve-se observar que para testar uma bateria de chumbo-ácido de 12 volts em veículos híbridos TOYOTA Prius, Alfard, Estima, não é necessário desmontar o porta-malas ou o interior para verificar a bateria. Sob o capô, na caixa de fusíveis sob a tampa marcada com um sinal de adição vermelho, há um fio que sai
diretamente do terminal positivo da bateria. Assim, a bateria auxiliar pode ser verificada logo abaixo do capô, mesmo que a própria bateria esteja no
compartimento do passageiro ou no porta-malas do carro. O mesmo se aplica a
"acender" a bateria em caso de avaria ou "queda" de tensão abaixo do nível permitido, após o que o automóvel não pode arrancar (foto 4).
Foto 4
Conectando ambas as saídas do plugue de carga à bateria testada, podemos estimar a tensão nos terminais da bateria sem carga. Muitos não consideram esta medida importante, e muitas vezes acontece que os elementos utilizáveis são condenados a "sucata". Se a tensão da bateria sem carga estiver abaixo do valor nominal, isso indica um mau funcionamento ou um estado de descarga. Mais frequentemente, a segunda opção acontece. Ou seja, antes de verificar a bateria, ela deve estar totalmente carregada. Este é um pré-requisito. Para isso, o
processo de equalização da bateria de alta tensão é realizado antes de ser verificado elemento a elemento e reparado.
Nesse caso, determinamos o estado de carga da bateria de acordo com a seguinte tabela:
Se recebermos leituras insatisfatórias do dispositivo durante o processo de carregamento da bateria, isso não significa que a bateria está com defeito. É possível que, antes do teste, ele simplesmente não estivesse suficientemente carregado. Se você não tiver certeza sobre o estado da carga da bateria, mas sob carga obteve um resultado negativo, será necessário carregar a bateria e medir novamente. Somente este método não permitirá que você rejeite uma bateria em funcionamento.
A próxima etapa é ligar a carga. A carga é ligada por um curto período de tempo (não mais do que 10 segundos). Nesse momento, monitoramos a posição da agulha do voltímetro. As leituras mais corretas ocorrerão após o 5-6 segundo de medição. Se nossa escala for colorida, então pela cor do setor em que a flecha
parou, podemos determinar o desempenho dos elementos. Se a escala não for marcada por cores, estimamos a tensão final nos terminais da bateria ou
acumulador e dela tiramos uma conclusão sobre seu estado.
Qual deve ser a carga? Qual deve ser a corrente de descarga? Para obter o melhor e mais preciso teste de bateria, a corrente deve ter uma classificação
máxima, mas não deve exceder a corrente de descarga permitida da bateria. Para baterias iniciais, é recomendado de 1,0 a 1,4 C (onde C é a capacidade nominal da bateria em Ah.)
Como calcular qual deve ser a tensão se não estivermos verificando uma única bateria, mas uma bateria de níquel-hidreto metálico de alta tensão? Sabendo a tensão nominal de uma célula (1,2 V), multiplicamos pelo número de células na bateria. Assim, a tensão nominal de qualquer bateria HV em qualquer híbrido pode ser calculada.
Como saber se a bateria está boa ou não? Vamos considerar um exemplo de teste de carga real de uma célula de bateria de alta tensão de um carro TOYOTA Prius no 10º corpo. Conectamos o plug de carga ao elemento. A carga está
desligada. Vemos a leitura do voltímetro 7,4 V.
Esta é a tensão operacional da bateria. Qual deve ser a tensão nominal sem carga? Esta bateria (célula) consiste em seis baterias conectadas em série umas com as outras. A tensão nominal de uma bateria, declarada pelo fabricante, é de 1,2 V. Multiplicando pelo número de baterias na célula (6 unidades), obtemos 7,2 V. Assim, podemos concluir que nossa bateria está 100% carregada e pode ser verificada sob carga ...
Foto 5, 6, 7,4 volts sem carga
Para qual tensão você precisa descarregar? Para evitar a descarga excessiva da bateria, o fabricante recomenda não descarregar baterias abaixo de 1 V se seu número na bateria for de até 6 peças inclusive. Assim, a tensão de descarga mínima permitida é 6 V. Abaixo desse valor, a característica de descarga de uma bateria de níquel-hidreto metálico cai como uma avalanche para 0.
Deve-se observar que, ao analisar a característica de descarga em diferentes correntes de descarga normalizadas, a tensão na qual a característica cai
fortemente depende bastante da corrente de descarga. Em correntes de 0,2 C, a tensão é de cerca de 1,2 V, e em correntes de 3 C, a tensão é de cerca de 1 V.
Isso é levado em consideração pela unidade de controle de bateria de alta tensão em TOYOTA e LEXUS.
Características de descarga de baterias de níquel-hidreto metálico a 20 ° C e várias correntes de descarga nominais.
Se você ligar o veículo híbrido e colocar o seletor da caixa de marchas na posição
"neutro", a bateria de alta tensão ficará privada da possibilidade de carregamento dos motores-geradores e será descarregada pelos consumidores da rede de
bordo. A corrente de descarga, neste caso, estará na faixa de 2–4 A, dependendo do número de consumidores ligados. Neste caso, a voltagem nos pacotes da bateria de alta voltagem diminuirá suavemente apenas para os mesmos 1,2 V.
Considerando que o scanner não vê os elementos individualmente, mas em pares, veremos 12 × 1,2 = 14,4 V.
Este momento é o ponto de viragem. Se você analisar um VVB defeituoso usando este método, poderá frequentemente ver que mesmo os pacotes defeituosos de baterias são mantidos com o mesmo nível de carga em relação às que podem ser reparadas. Mas assim que o nível de carga ultrapassa a marca de 14,4 V, os feixes com defeito vão abruptamente para a "lacuna" dos que podem ser
reparados, e a voltagem entre eles cai para 13,2-13,3 V e abaixo (desde que uma das 12 baterias com defeito no feixe) ... Desta forma, você pode verificar o estado da bateria de alta tensão sem retirá-la do carro ou mesmo sair do box da garagem.
Nesse caso, o plugue de carga são os consumidores elétricos da rede de bordo do veículo (como faróis altos e baixos, bancos aquecidos e vidros traseiros, etc.), já que a fonte de energia para eles é um conversor DC-DC, que reduz a tensão da bateria de alta tensão para os 13 , 6–14 V.
Vamos ligar a carga e ver.
Nele, no gráfico mais à direita, você pode ver que a diferença de tensão entre os pares não é muito grande: cerca de 0,4-0,5 V. Ao mesmo tempo, o "pior" pacote número 4. Agora vamos olhar o gráfico das leituras de corrente (do momento de
comutação para neutro cerca de 5-6 minutos se passaram com todos os consumidores elétricos deste carro ligados: máximos, vidro traseiro aquecido, ventilador de fogão, música, etc.). E vemos que a diferença entre o ligamento 4 e o ligamento 7 chega a quase 1 V!
Foto 7.
Ligue a carga
Mas notamos que a maioria dos feixes da bateria de alta tensão ainda não foi descarregada para a tensão nominal. Portanto, o teste de estresse pode ser continuado.
E isso é o que vemos em outro minuto:
Foto 8.
Esperamos mais um minuto
O 7º pino continua sendo o mais forte, mas o pino 3 é o intruso! Além disso, a diferença de voltagem entre os ligamentos já atingiu 1,83 V! Com este tipo de carga, a unidade de controle híbrido desconecta o relé principal da bateria de alta tensão em uma tensão ligeiramente abaixo da tensão nominal, ou no caso de uma grande diferença entre ligações reparáveis e defeituosas. Porém, em movimento, o nível de carga das células pode ser observado significativamente menor, pois a corrente de descarga é várias vezes maior que a capacidade nominal da bateria.
Vamos continuar verificando a célula de bateria de alta tensão separada do TOYOTA Prius no 10º corpo. Ligamos a resistência de carga por 5 segundos. O que aconteceu? Nos primeiros dois segundos, a agulha do voltímetro caiu para 6,2 V e, após um momento, caiu abruptamente para 3,5 V.
Foto 9.
Voltímetro com um valor de 3,5 V após 3 segundos
Tudo limpo. Esta célula de bateria de alta tensão está com defeito. Como um elemento utilizável se comportará? Ele continuará a manter o nível de carga na faixa de 6-6,2 V durante todo o tempo de carga. Deixe-me lembrá-lo mais uma vez que a bateria deve ser totalmente carregada antes do teste. A figura mostra a dependência aproximada da capacidade de descarga de uma bateria de níquel- hidreto metálico no tempo de armazenamento em várias temperaturas.
Preste atenção à dependência da temperatura. Você não deve armazenar células de bateria de alta tensão perto de dispositivos de aquecimento e aquecimento, porque depois de algumas semanas ao verificar a bateria, você pode se enganar pensando que está verificando baterias totalmente carregadas. Acrescentarei a isso que existem proprietários de híbridos que, em geadas severas, removem a bateria de alta tensão do carro e a trazem para o calor, acreditando que o gelo pode danificá-la. Lembre-se (!) De que quanto mais fria a bateria de níquel-hidreto
metálico, mais tempo ela pode ficar sem recarregar, uma vez que a corrente de auto-descarga diminui em baixas temperaturas.
Bem, agora vamos passar para este dispositivo:
Foto 10.
Unidade de carregamento caseira para uma bateria de alta tensão
Para carregar a bateria HV em uma HV, devemos usar um plugue muito resistente para descarregar todas as células da bateria HV ao mesmo tempo e com a mesma corrente. Para isso, são utilizadas unidades de carga industrial, cujo custo
ultrapassa várias dezenas de milhares de dólares. Na próxima lição, aprenderemos como montar de forma independente essa unidade de carregamento com a ajuda de componentes e como usá-la corretamente.
Chega por hoje, até breve!
