Устранение последствий износа и роста внутреннего сопротивления секций ВВБ Toyota RAV4 Hybrid

С возрастом гибридная батарея может ещё накапливать заряд, но уже хуже отдавать мощность на разгоне. Одна из причин — износ секций и рост их внутреннего сопротивления. Под нагрузкой секции батареи сильнее нагреваются, а напряжение заметнее проседает.

Именно с износом и ростом внутреннего сопротивления секций ВВБ мы работали при обслуживании Toyota RAV4 Hybrid.

Обслуживание высоковольтной батареи Toyota RAV4 Hybrid 2016 года: устраняем естественный износ и рост внутреннего сопротивления секций ВВБ.

На этом примере разберём, что происходит с батареей, какую роль играет охлаждение и в каких случаях ремонт позволяет обойтись без замены всей ВВБ.

Сопротивление и ёмкость: характеристики ВВБ

В RAV4 Hybrid этого поколения стоит никель-металлгидридная батарея (NiMH). Она накапливает энергию при рекуперации и отдаёт мощность короткими импульсами на разгоне.

Внутреннее сопротивление показывает, насколько тяжело току проходить внутри аккумулятора. Ёмкость отвечает на другой вопрос — сколько заряда батарея реально отдаёт. Модуль может показывать нормальное напряжение без нагрузки и заметно проседать под нагрузкой, поэтому одно измерение ничего не доказывает.

Секции стареют неравномерно. Разброс характеристик закладывается ещё на заводе, а в эксплуатации усиливается разной температурой модулей. Секция с повышенным сопротивлением греется сильнее, быстрее теряет ёмкость, и система управления ограничивает мощность всего блока, подстраиваясь под самое слабое звено.

Узел, о котором забывают — охлаждение ВВБ

Загрязнённая сетка воздухозаборника батареи.

Боковая обшивка салона со снятой сеткой воздухозабора.

Фильтрующий материал воздухозаборника.

Батарею охлаждает воздух. Вентилятор прогоняет его через воздуховоды и фильтр. Воздухозаборник находится в салоне у заднего сиденья, за обшивкой, поэтому владельцы его не видят. В этом случае сетка воздухозаборника оказалась забита пылью и ворсом.

Связь температуры со старением подтверждена и исследованиями. Работа Yang и соавторов в Energies на данных NiMH-ячеек показала, что температура и её неравномерность влияют на разницу в скорости старения ячеек. Это другой объект, не RAV4, и его цифры на конкретный автомобиль переносить нельзя. Практический вывод такой: охлаждение оценивают вместе с электрическими параметрами.

Как установить причину

Секции высоковольтной батареи со снятой крышкой.

Деградацию ячеек, проблемы охлаждения, ослабленные соединения и ошибки измерительных цепей на глаз не различить.

Диагностика включает:

• измерение напряжения и внутреннего сопротивления по секциям;
• осмотр контактных групп и шинных соединений;
• проверку воздуховодов, вентилятора и фильтра;
• сравнение разброса между секциями с допустимым диапазоном.

По результатам этих проверок и тестов специалист останавливается на конкретном решении. Таблица ниже показывает общую логику — какой выявленной проблеме соответствует какое конкретно действие.

Фактические значения по каждому автомобилю определяет профессиональная диагностика в конкретном случае.

Теперь о практике — как проходила работа с этим RAV4 в мастерской Hybrid Service в Кишиневе.

Что было сделано

Любая работа с высоковольтной батареей RAV4 Hybrid начинается с доступа к ней. Блок расположен под задним сиденьем, поэтому первым делом сиденье демонтируют.

На фото видно основание сиденья и рабочее место мастера — именно отсюда открывается путь к батарейному отсеку.

Основание заднего сиденья, открытый доступ к батарейному отсеку.

Батарейный блок и высоковольтные кабели.

Дальше работа шла в двух направлениях.

• Первое — обслуживание тракта охлаждения (воздухозаборник, фильтр, воздуховоды), то есть восстановление условий охлаждения;
• Второе — обслуживание секций с наибольшим отклонением сопротивления.

Обслуживание охлаждения не обращает вспять химическое старение ячеек, поэтому решение принимают по сочетанию двух факторов — состояния охлаждения и состояния модулей.

ВАЖНО ПОНИМАТЬ: если деградация не вышла за допустимые нормы/пределы, восстановительное обслуживание остаётся действующей альтернативой замене батареи целиком. Что и проще, и дешевле.

Подтверждение резльтата

После выполненных работ делаем повторные замеры — напряжение и сопротивление по секциям, поведение системы под нагрузкой, температура батареи, работа вентилятора. Исчезновение ошибки, само по себе, исправность не доказывает.

Что делать владельцу

В американской памятке Toyota 2017 года для гибридных моделей, включая RAV4 Hybrid, рекомендуется чистить фильтр охлаждения ВВБ каждые 5000 миль (около 8000 км). Это ориентир для рынка США, поэтому периодичность для Молдовы стоит уточнять у специалистов в конкретном случае после проведение профессионального осмотра и диагностики гибрида.

Общие рекомендации:

• не перекрывайте воздухозаборник батареи вещами;
• включайте проверку охлаждения ВВБ в регулярное обслуживание;
• если бензиновый двигатель стал включаться чаще, чем раньше, это повод для диагностики, а не сразу для замены батареи;
• диагностику поручайте с замером секций, а не только со считыванием кодов;
• вскрытие ВВБ и работу с высоковольтными соединениями доверяйте подготовленным специалистам.

Такая же логика действий применима к Toyota Prius, Camry Hybrid и Lexus RX.

Главный вывод

Рост внутреннего сопротивления не приговор батарее. Это повод выяснить, где и почему теряется энергия. Состояние ВВБ нельзя оценивать без системы охлаждения гибридного автомобиля.

Рабочее решение возникшей проблемы у Toyota начинается с замеров напряжения, сопротивления и температуры секций батареи и, после проведенного набора всех необходимых действий — заканчивается повторными замерами этих же показателей.

РЕЗУЛЬТАТ: выполнено.

Материалы/допы

Мы работаем с официальными материалами производителей гибридных авто в Европе, Китае и США. Следим за исследованиями и тест-драйвами, экспериментами и тенденциями гибридных технологий в мировом автопроме.