Балансировка и калибровка blade-батареи

• Без контрафакта Прямые контракты с брендами
• 1,5 млн. наименований запчастей в ассортименте
• Быстрая доставка От 30 минут

Балансировка — устранение нефатальной потери емкости батареи путем выравнивания заряда отдельных ее ячеек. В любой момент общая емкость батареи тем ближе к номинальной (даже текущей остаточной — так будет корректнее), чем "дружнее" её ячейки проходят вместе циклы заряд-разряд между "отсечками" (когда при заряде первая же ячейка батареи достигла критично высокого напряжения, заряд всей батареи останавливается, аналогично и при разряде: как только одна из ячеек разрядилась до критично низкого напряжения, перестанет "работать" вся батарея).

Калибровка — анализ в процессе заряда бортовым компьютером объема принятой батареей энергии вместе с динамикой изменений ее напряжения для определения реальной емкости тяговой батареи, более точного расчета и отображения в дальнейшем остатка пробега и текущего % заряда.

пример — с завода номинальная емкость батареи 87.04 кВтч, а уже через полгода эксплуатации электромобиля в процессе калибровки бортовой компьютер может насчитать всего ~85 кВтч, после чего — вплоть до следующей калибровки — будет опираться уже на это значение при расчетах SOC (уровня заряда), остаточного пробега и т.п.

Пояснения

Все высоковольтные батареи, включая LiFePO4 blade-батареи автомобилей BYD, состоят из отдельных элементов/ячеек (по определению само слово батарея означает соединение нескольких однотипных приборов, устройств в единую систему или установку для эффективного совместного действия).

У электрических батарей физически не существует двух одинаковых ячеек — всегда есть хоть небольшие, но различия в емкости, текущем напряжении, температуре, внутреннем сопротивлении и скорости саморазряда, обусловленные неоднородностью химии и условий использования. При производстве батарей отбираются элементы с максимально схожими характеристиками. Но как ни стараются производители, даже тщательная сортировка элементов при комплектации ими батарей не помогает избежать накапливающегося в силу обозначенных выше различий дисбаланса в реальных условиях эксплуатации.

Для поддержания максимально эффективной работы батареи требуется ее балансировка — процесс выравнивания состояния заряда ячеек батареи.

В идеале все сбалансированные элементы разряжаются с одинаковой скоростью и каждый раз отключаются при одном и том же минимально допустимом напряжении. Аналогично и при зарядке — когда батарея сбалансирована, все элементы достигают уровня заряда примерно в одно и то же время, исключая (или существенно уменьшая) недозаряд.

Если же состоящая из многих ячеек батарея не балансируется, неизбежно накапливающийся со временем дисбаланс ячеек приводит к уменьшению емкости батареи и сокращению срока службы вследствие того, что:— как только элемент батареи с самым низким разрядом достигает напряжения разряда, это приводит к отключению всей батареи, и некоторые элементы останутся с неиспользованной энергией.— как только элемент батареи с самым высоким напряжением достигает напряжения отключения, зарядка прерывается, когда не все элементы батареи полностью заряжены.

Необходимые для балансировки ячеек подсчеты осуществляются (процесс Calculating) в конце зарядки (при приближении к 100%) по мере достижения отдельными ячейками предельного допустимого напряжения.

Хотя в целом медленная зарядка и предпочтительнее с точки зрения продления срока службы высоковольтной blade-батареи, для расчета балансировки не важно, от быстрой или медленной зарядной станции осуществляется зарядка до 100% — при приближении уровня заряда к 100% BMS (Battery Management System, система управления зарядом батареи) электромобиля автоматически понижает мощность заряда до приемлемого для проведения балансировочных расчетов уровня.

Процесс балансировки ячеек blade-батарей электромобилей BYD происходит автоматически и осуществляется в достаточно неторопливом режиме (и поэтому практически постоянно, за исключением процесса калибровки, см. ниже) при включенном зажигании путем разряда небольшими токами отдельных групп ячеек при помощи встроенных балансиров в соответствии с расчетами, сделанными при последней зарядке до 100%.Причем по наблюдениям, это происходит в течение первых 17 часов включенного зажигания после зарядки батареи до 100%.

Именно поэтому — для своевременного уточнения бортовым компьютером нуждающихся в балансировке ячеек — в руководстве по эксплуатации BYD Song Plus EV CE производитель при постоянной эксплуатации электромобиля рекомендует осуществлять полную зарядку на регулярной основе, но не реже раза в неделю.

Полностью сбалансированная батарея имеет емкость, близкую к расчетной, а также позволяет осуществлять процесс зарядки в наиболее быстром режиме.

Помимо рекомендаций регулярной зарядки до 100% для более качественной балансировки blade-батареи, производитель BYD Song Plus EV предписывает раз в 3-6 месяцев делать разряд батареи до менее 10% (т.е. до 0 — 9%) и последующую полную зарядку до 100%.

Это делается уже с другой целью — калибровки тяговой батареи электромобиля, в процессе которой бортовым компьютером подсчитывается количество залившейся энергии, запоминается динамика изменений напряжения, что в итоге позволяет более точно рассчитывать и отображать адекватный % текущего заряда на приборной панели, расчетный пробег, а также знать актуальную текущую емкость батареи (с учетом уже случившейся деградации) для этих расчетов.

Особенность батарей типа LFP — нелинейный рост напряжения ячеек в ходе заряда — между 10% и 90% существует участок, где напряжение почти не изменяется, несмотря на накапливаемую энергию.

Всякий раз, когда зарядка стартует с <10%, машина начинает процесс калибровки и завершает его в случае зарядки до 100%. В процессе калибровки машина по мере изменения напряжения батареи фиксирует принятый заряд. При этом начинать именно с нулевого заряда не обязательно: машина, видя начало линейного участка (который всегда выше 10%), может достаточно точно аппроксимиролвать недостающие данные.

Интересно, что во избежание искажений в ходе калибровки не выполняется пассивная балансировка, ведущаяся в остальных случаях — и при зарядках и просто при включенном зажигании.

В итоге по окончании заряда (достижении состояния заряда SOC=100%) бортовой компьютер электромобиля делает необходимые расчеты и в дальнейшем умеет по текущему напряжению и с учетом подсчитанных промежуточных разрядов и зарядов рассчитывать текущее SOC и оставшийся пробег.

В процессе естественного старения (деградации) тягового аккумулятора в ходе эксплуатации все эти нюансы с напряжениями на линейном участке немного сдвигаются, а также накапливается погрешность подсчета зарядок и разрядов, поэтому и требуется перекалибровка с рекомендуемой производителем периодичностью.

p.s. Если известно, что электромобиль не будет эксплуатироваться неделю и больше, производитель рекомендует оставить батарею примерно наполовину заряженной, а если не ездить свыше 3 месяцев, то каждые 3 месяца предписывает заряжать батарею до 100%, после чего снова наполовину разряжать и так хранить:

См. также:— Как заряжать элекромобиль BYD с батареей Blade LFP?— Контроль малой АКБ электромобиля— Профилактика мест крепления крышки под капотом— Таблица ТО для BYD Song Plus EV— Подготовка электромобиля к зиме— Бортжурнал BYD Song Plus EV— FAQ для владельцев Song Plus EV — новичков и не только— Telegram-группы владельцев: BYD Song+ Club Belarus 🎃, Leopard 3 Club BY 🚗

— Зарядка и использование батареи BYD 📖 Инструкция-коллаж

BYD Song Plus EV 2023, двигатель электрический, 218 л. с., передний привод — заправка