Современные электромобили и гибридные автомобили используют различные типы литий-ионных аккумуляторов для тяговых батарей. Эти аккумуляторы отличаются по химическому составу, что определяет их эксплуатационные характеристики:
• ёмкость,
• мощность,
• безопасность,
• срок службы.
В последнее время литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4 или LFP) стали популярным выбором для электромобилей.
Почему LFP аккумуляторы набирают популярность?
LFP аккумуляторы имеют ряд уникальных свойств, некоторые из которых в разы лучше, чем у других типов литий-ионных аккумуляторов:
Безопасность. Высокая химическая и термическая стабильность минимизирует вероятность перегрева и воспламенения, даже при физическом повреждении.
Долговечность. Большой ресурс по циклам заряд/разряд делает их использование экономически выгодными в долгосрочной перспективе.
Экологичность. LFP батареи не содержат токсичных материалов, добыча и переработка которых связаны с экологическими и этическими проблемами. А отработавшие свой ресурс LFP-элементы относятся малоопасным отходам и не нуждаются в специальных методах утилизации в отличии от других типов литий-ионных аккумуляторов.
Низкая стоимость. Доступность и низкая стоимость сырья, а также проста производственного процесса делает LFP аккумуляторы относительно дешевыми.
Но и недостатки у LFP аккумуляторов также имеются. Одним из главных недостатков LFP аккумуляторов является их более низкая плотность энергии по сравнению с другими типами литий-ионных батарей. Это означает, что электромобиль при одинаковом размере батареи будет иметь меньший запас хода на одной зарядке. Этот недостаток ограничивает их применение в компактных электромобилях и в электромобилях с большим запасом хода на одной зарядке, например таких как: Mercedes-Benz EQS (785 км), Tesla Model S (405 миль или 651 км), BMW i7 (625 км), Volkswagen ID.7 Pro Match (618 км) и другие.
Несмотря на наличие недостатков у LFP аккумуляторов преимущества более весомые, поэтому они уже занимают более 40% рынка батарей электромобилей. Исследования BloombergNEF показывают, что эта тенденция будет сохраняться и через пару лет LFP аккумуляторы будут занимать более 50% доли мирового рынка батарей электромобилей. 
Особенности диагностики LFP батарей электромобилей
Методика диагностики батарей электромобилей с LiFePO4 аккумуляторами аналогична диагностике других типов литий-ионных батарей и включает в себя определение нескольких ключевых параметров, которые позволяют оценить текущее состояние батареи и прогнозировать её дальнейшую работоспособность.
Типовой неисправностью батареи электромобиля является выход из строя одного или нескольких модулей. Для поиска неисправного модуля выполняют следующие шаги.
Измерение напряжения на ячейках батареи. Как правило эта процедура выполняется с помощью автомобильного диагностического сканера, который считывает эти данные с системы управления батареей. Чтобы эту процедуру выполнить диагностический сканер должен иметь возможность работать с данной моделью автомобиля. Например, для диагностики электромобилей Tesla необходим специальный диагностический сканер.
На данном этапе диагностики мы можем определить какие модули батареи имеют заниженное напряжение по сравнению с другими модулями. При диагностике LFP батарей нужно учитывать, что характеристики напряжения у них отличаются от других типов литий-ионных аккумуляторов:
• Номинальное напряжение ячейки – 3.2 В (у других li-ion 3.6 – 3.7 В);
• Минимальное рабочее напряжение ячейки – 2.5 В (у других li-ion 3.0 В);
• Напряжение заряда – 3.65 В (у других li-ion 4.2 В);
• Минимально допустимое напряжение 2.0 В (у других li-ion 2.5 В).
После выявления потенциально неисправного модуля его демонтируют с батареи.
Визуальный осмотр модуля. Перед началом дальнейших проверок необходимо осмотреть модуль на предмет физических повреждений, таких как: местная коррозия, следы утечки электролита или вздутие элементов модуля.
Зарядка модуля. На следующем шаге диагностики надо полностью зарядить потенциально неисправный модуль и одновременно с этим сбалансировать все его элементы по напряжению между собой. Эта процедура выполняется специальным для LiFePO4 аккумуляторов зарядным прибором или тестером литий-ионных батарей, который имеет возможность работы с LFP батареями.
Проверка внутреннего сопротивления элементов модуля. Внутреннее сопротивление элементов — важный параметр, который указывает на их общее состояние. У исправного модуля внутреннее сопротивление всех его элементов должно быть одинаковое.
Проверка ёмкости элементов модуля. Ёмкость измеряется путем разряда заряженной батареи с измерением выделенной энергии. Значение данного параметра также должны быть близки между элементами модуля. Данная операция выполняется специальным тестером литий-ионных батарей.
Проверка наличия падения напряжения на элементах модуля. Заключительная проверка, которая даст окончательный ответ исправен модуль или нет – это наличие падения напряжения на элементах модуля. Эта проверка проводиться путём замеров напряжения на элементах через промежуток времени, например через сутки. У любого литий-ионного аккумулятора есть эффект саморазряда, но его величина небольшая, поэтому падения напряжения за такое время быть не должно.
Заключение. Для выполнения всех этапов диагностики LFP батарей нужно наличие соответствующего диагностического оборудования. В нашем ассортименте диагностического оборудования вы можете найти тестеры литий-ионных батарей, включая наш новый тестер MS801, который значительно упрощает и ускоряет проверку высоковольтных батарей электромобилей и гибридных автомобилей.
А если вы хотите разобраться во всех особенностях и тонкостях диагностики батареи электромобилей, то вы можете пройти курс обучения «Диагностирование и ремонт высоковольтных батарей гибридов и электромобилей» в учебном центре MSG Equipment.
COMMENTS