Устройство высоковольтной батареи и особенности её работы в электромобилях - обширная и глубокая тема. Чтобы разобраться во всех тонкостях, я решила начать с разбора батареи на части и экскурса в элементарные вещи электрики.
Из чего состоит ВВБ?
Внутри герметичного корпуса расположено 3 блока модулей, всего 48 штук в 24 кВт батарее. Все они скреплены между собой, на некоторых могут быть пластины обогрева, которые питаются от самой батареи. Все блоки соединены высоковольтным кабелем в общую цепь. Батарея крепится ко дну авто и занимает место под сидениями.
Внутри корпуса расположен блок управления батареей LBC (Li-lion Battery Controller) - он собирает информацию о работе батареи и обменивается данными с контроллером авто - блоком VCM (внутри авто, не внутри батареи). Данные передаются по специальной кан-шине.
Кроме самих модулей батареи и управляющего блока внутри корпуса есть:
- датчики температуры (battery temperature sensor)
- реле управления подогревом (heater relay unit)
- нагревательные пластины (li-ion battery heater)
- блок с контактерами (battery junction box)
- датчик тока (battery current sensor)
- высоковольтный сервисный разъем, который подключает высоковольтное напряжение
- два вида проводки - высоковольтная оранжевая и сигнальная черная
На самом корпусе расположено три разъема:
- посередине - подключение силовой установки
- подключение климат-контроля (оранжевая, прямоугольная)
- управляющая шина (черная)
На крышке расположены воздушные клапаны для сброса избыточного давления газа и напряжения батарей. Крышки корпуса соединены между собой 16 болтами - 10 по периметру и 6 в середине, где стоит управляющий блок. Между собой крышки спаены клеем-герметиком, иначе любой мусор или вода могут повредить батарею.
Ёмкость батареи, количество энергии и прочие физические штуки
Емкость любого аккумулятора измеряется в ампер-часах. Чтобы получить емкость нужно силу тока умножить на время. Высоковольтная батарея Nissan Leaf содержит в себе некоторое количество энергии. Количество энергии измеряют в кВт*ч. Рассчитывается как ёмкость аккумулятора, умноженная на рабочее напряжение.
Ёмкость новой 24кВт батареи около 66 ампер*часов. Если умножить ёмкость на рабочее напряжение 360 вольт, то получим количество энергии = 24кВт*ч.
Один модуль батареи (или одна ячейка) содержит в себе 4 пластины. Соединенные попарно они представляют собой базовую единицу питания напряжением 3,2-4,2 вольта. Складывая все напряжения мы получим рабочее напряжение батареи - 320-410 вольт. Текущий рабочий диапазон батареи зависит от уровня заряда - чем он ниже, тем ниже рабочее напряжение.
Для подключения каждого модуля батареи есть 3 клеммы для подключения. Клемма на плюс, на минус и третья - для балансировки. Необходима для того, чтобы электрокар мог равномерно заряжать и разряжать каждый элемент батареи.
Перезаряд батареи или глубокий разряд вызывают повышение температуры самой батареи.
Если приводить батарею к глубокому разряду - то до определенного момента идёт активное повышение температуры, но потом, когда батарея совсем разрядится, процесс прекращается.
Если батарея будет постоянно заряжаться, то будет подниматься её температура. После 60 С приходит критическая точка и батарея начинает раздуваться, наружу выходит газ, который имеет вкус жженого шоколада.
Но в реальности довести до такого состояния модули нельзя. Блок управления следит за уровнем напряжения и своевременно прекращает зарядку. Также поможет датчик температуры батареи, он покажет, когда батарее слишком жарко.
Итоги:
Здоровая батарея:
✔️никогда не вскрывалась руками интересующихся автомобилистов, либо была обратно герметичной закрыта по всем правилам.
✔️меет обозначенный уровень ёмкости от 85%. В программе Leaf Spy можно проверить параметр State Of Health или SOH, он должен быть в диапазоне 85-95%.
На приборной панели должно отображаться 12 делений.
P.S. У нас есть Leaf, у которого SOH = 65%. При этом батарея работает прекрасно, машина проезжат при температуре 0 С до 80 км стабильно. Здоровье батареи сильно зависит от владельцев и характера использования. Показатели SOH от 85% и выше - это наилучший вариант, но это не значит, что батарея с 65% рабочей ёмкости плохая. Для проверки работоспособности нужно проводить диагностику.