Główne parametry diagnostyki akumulatorów samochodów elektrycznych i hybrydowych

Współczesne samochody elektryczne i hybrydowe są nie do pomyślenia bez wydajnych i niezawodnych akumulatorów. Te zasobniki energii stanowią nie tylko źródło zasilania układu napędowego pojazdu, ale także jeden z najdroższych jego komponentów. Podczas diagnostyki akumulatora wysokonapięciowego uwzględnia się kilka parametrów, które pozwalają obiektywnie ocenić jego aktualny stan oraz prognozować dalszą eksploatację.

Kluczowe parametry akumulatorów wysokonapięciowych

Przyjrzyjmy się głównym parametrom, które specjaliści wykorzystują przy sprawdzaniu i ocenie stanu akumulatorów samochodów elektrycznych i hybrydowych.

1. Poziom naładowania akumulatora (State of Charge, SOC)

Poziom naładowania (SOC) odzwierciedla ilość energii dostępnej w danym momencie. Jest to istotny parametr diagnostyczny, ponieważ jego odchylenia mogą wskazywać na problem. SOC najczęściej wyrażany jest w procentach, gdzie 0% oznacza całkowicie rozładowany akumulator, a 100% — w pełni naładowany. W praktyce poziom SOC określa się na podstawie napięcia, ponieważ w akumulatorach litowo-jonowych istnieje prawie liniowa zależność między tymi wielkościami. Jeżeli napięcie na jednym z modułów jest znacznie niższe od pozostałych, oznacza to, że moduł jest uszkodzony. Należy również pamiętać, że każdy akumulator ma swój dopuszczalny zakres napięcia roboczego. Jeśli napięcie modułu spadnie poniżej minimalnej wartości, taki moduł jest prawdopodobnie niesprawny.

2. Stan zdrowia akumulatora (State of Health, SOH)

Stan zdrowia (SOH) odzwierciedla poziom zużycia i degradacji akumulatora. Nawet przy prawidłowym działaniu systemów zarządzania, naturalne starzenie akumulatora stopniowo obniża jego SOH. Diagnostyka tego parametru pozwala prognozować żywotność oraz podjąć decyzję o naprawie lub wymianie. Aby określić SOH, akumulator (zarówno w całości, jak i poszczególne moduły) należy w pełni naładować, a następnie całkowicie rozładować, mierząc ilość energii, jaką oddał. Porównanie tego wyniku z wartością nominalną podaną przez producenta pozwala określić stopień degradacji akumulatora.

3. Niezrównoważenie modułów (ΔV)

Niezrównoważenie to najczęściej występujący problem w akumulatorach pojazdów hybrydowych i elektrycznych, który może doprowadzić do całkowitej niemożności eksploatacji pojazdu. Współczesne akumulatory składają się z dziesiątek modułów, a każdy moduł może zawierać od kilku do nawet setek ogniw. Z czasem napięcia poszczególnych modułów zaczynają się różnić. Kiedy różnica osiągnie wartość graniczną, układ zarządzania akumulatorem blokuje jego pracę, a na desce rozdzielczej pojawia się komunikat o awarii systemu wysokonapięciowego.

4. Rezystancja wewnętrzna (Internal Resistance, IR)

Rezystancja wewnętrzna to kolejny ważny parametr. Bezpośrednio wpływa na zdolność akumulatora do oddawania wysokiego prądu przy przyspieszaniu lub przyjmowania energii elektrycznej podczas szybkiego ładowania. Nawet jeśli pojemność akumulatora pozostaje wysoka, wzrost rezystancji wewnętrznej prowadzi do przegrzewania się akumulatora, spadku jego sprawności oraz niestabilnej pracy. W praktyce objawia się to spadkiem mocy przy przyspieszaniu lub szybkim rozładowaniem pod obciążeniem. Wzrost rezystancji wewnętrznej wskazuje na degradację ogniw lub uszkodzenie połączeń pomiędzy nimi. Z tego powodu parametr ten musi być obowiązkowo sprawdzany podczas diagnostyki akumulatora wysokonapięciowego.

5. Szybkość samorozładowania

Szybkość samorozładowania pokazuje, jak szybko akumulator traci energię w stanie bez obciążenia. Zwiększone samorozładowanie jest często związane z degradacją składu chemicznego akumulatora, materiałów elektrod i elektrolitu. Parametr ten jest ważny w diagnostyce ukrytych problemów, które nie zawsze ujawniają się w standardowych testach. Wysoki samorozładowanie jednego modułu prowadzi do szybkiego niezrównoważenia całego akumulatora i w krótkim czasie uniemożliwia eksploatację pojazdu elektrycznego.

Narzędzia do diagnostyki akumulatorów wysokonapięciowych: MS800 i MS801

Do precyzyjnej diagnostyki akumulatorów samochodów elektrycznych i hybrydowych stosuje się specjalistyczne testery, takie jak MS800 i MS801. Urządzenia te nie tylko diagnozują (określają stan zdrowia akumulatora), ale również wykonują balansowanie i przygotowanie modułów do montażu.

• MS800 jest optymalny dla serwisów obsługujących dużą liczbę pojazdów hybrydowych (Toyota, Lexus, Honda itp.) oraz samochodów elektrycznych, gdzie wymagana jest modułowa balansacja akumulatora. Tester posiada 36 niezależnych kanałów, co umożliwia jednoczesne sprawdzanie wielu modułów.

• MS801 lepiej sprawdza się w diagnostyce nowoczesnych akumulatorów litowo-jonowych stosowanych w samochodach elektrycznych, w tym 48-woltowych systemach MHEV. Tester umożliwia sprawdzenie jednorazowo tylko jednego modułu lub akumulatora, lecz dzięki wysokiemu prądowi rozładowania 90 A proces diagnostyczny trwa bardzo krótko. MS801 jest odpowiedni dla specjalistów, dla których kluczowa jest szybkość diagnostyki.

Podsumowanie

Diagnostyka akumulatorów samochodów elektrycznych i hybrydowych opiera się na kompleksowej analizie parametrów: SOC, SOH, rezystancji wewnętrznej, niezrównoważenia, warunków temperaturowych, cykli ładowania/rozładowania oraz logów BMS. Tylko łączna analiza tych danych pozwala dokładnie określić stan akumulatora i prognozować jego dalszą żywotność.

Zastosowanie specjalistycznych testerów zapewnia wysoką dokładność diagnostyki i stanowi jeden z warunków wysokiej jakości naprawy oraz obsługi akumulatorów pojazdów elektrycznych.