Почему в электромобиле так часто «умирает» 12-вольтовый аккумулятор?

Почему в электромобиле так часто «умирает» 12-вольтовый аккумулятор? Потому что, это «слабое звено»!

Вот основные пять причин почему это на самом деле происходит.

1. Неоптимальные циклы заряда (Главная причина)

В автомобиле с ДВС генератор работает постоянно, пока двигатель запущен. В следствие этого, 12V АКБ поддерживается в состоянии почти 100% заряда.

В электромобиле зарядом 12V АКБ управляет DC-DC преобразователь. Он включается не постоянно, а периодически, по команде бортового компьютера. Этим процессом управляет BMS (Battery Management System) и главный компьютер по сложному алгоритму. Ему нужно найти баланс между энергосбережением и поддержанием жизнедеятельности 12-вольтовой системы. Если у вас слишком низкий заряд тяговой батареи, компьютер будет его экономить, дабы вы не становились в пути. Как вы сами понимаете, состояние 12V АКБ в этот момент его волнует меньше всего.

Что такое DC-DC преобразователь? Представьте мощную атомную электростанцию (тяговая батарея 400В), которой нужно запитать всю городскую низковольтную сеть (фары, компьютер, розетки на 220В). Для этого нужна понижающая трансформаторная подстанция. В электромобиле эту роль выполняет DC-DC преобразователь — он "преобразует" высокое постоянное напряжение (400/800В) в низкое постоянное напряжение (~14В), в том числе для заряда 12V АКБ и питания всех бортовых потребителей.

Что же происходит на самом деле? 12V аккумулятор постоянно мелко циклируется (немного разряжается, потом подзаряжается, снова разряжается). Представьте, что вы используете свой смартфон, но заряжаете его не от 10% до 100%, а постоянно с 70% до 80% и обратно. Для свинцово-кислотных АКБ (особенно AGM), которые исторически стоят в большинстве EV, такие циклы очень вредны и приводят к ускоренной сульфатации пластин и деградации.

2. Постоянная нагрузка, даже когда машина "спит"

Электромобиль — это, по сути, большой компьютер на колесах. Ведь не зря поклонники ДВС грубо называют их «паувербанками» и микроволновками на колесах. Даже когда он заглушен ("спит"), его бортовые системы продолжают работать:

• Система телематики (связь с приложением).

• Датчики и система безопасности (готовность к открытию по приложению или карте).

• Компьютер, ожидающий команд или обновлений "по воздуху".

• Система климат-контроля, которую можно дистанционно включить.

А теперь представьте себе, что все это питается от 12V аккумулятора! Он медленно, но верно разряжается 24/7. Это похоже на то, как если бы вы в обычной машине оставили включенной магнитолу и аварийку на ночь — к утру аккумулятор сядет.

3. Малые пробеги и длительные простои

Если владелец использует электрокар только для коротких поездок по городу, DC-DC преобразователь может просто не успевать полноценно компенсировать разряд, произошедший за время простоя. Аккумулятор постоянно находится в состоянии "недозаряда". Длительная стоянка без подключения к зарядке может привести к глубокому разряду 12V батареи, что для нее смертельно.

4. Температурный режим

12V аккумулятор в электромобиле часто расположен в одном месте с высоковольтной батареей, которая во время зарядки и работы может сильно нагреваться. Работа в условиях повышенных температур ускоряет химические реакции внутри 12V АКБ и, как следствие, деградацию любого свинцово-кислотного аккумулятора.

5. Критически важная роль

В электромобиле 12V АКБ выполняет одну из самых важных функций: он подает питание на главное реле (контакторы), которое замыкает высоковольтную цепь. Если 12V АКБ мертв, вы не сможете "завести" электромобиль, даже если тяговая батарея полностью заряжена. Машина будет полностью обездвижена. Поэтому его отказ так заметен и критичен.

Стоит отметить, как в разных режимах работает DC-DC преобразователь.

Запуск и движение: DC-DC Включен постоянно или почти постоянно. Питает всю 12V сеть и заряжает 12V АКБ, так как энергия тяговой батареи доступна.

Зарядка тяговой батареи: Включен. Независимо от того, "спит" автомобиль или нет, во время зарядки DC-DC активен, чтобы поддерживать 12V систему и проводить необходимые операции (балансировка ячеек, охлаждение/обогрев АКБ).

"Бодрствование" (Ready Mode): Включен. Когда водитель в салоне, включено "зажигание", но автомобиль не движется (например, вы слушаете музыку, смотрите кино).

Авто заблокировано «спит». DC-DC включается циклически (кратковременно). Необходимо подзарядить 12V АКБ, которая потратила энергию на «спящие системы».

Удаленный климат-контроль. DC-DC включен принудительно для питания мощных потребителей (компрессор насос).

ОТА (Over-The-Air)- обновление.  DC-DC Включается принудительно, для обеспечения стабильного питания компьютеров.

Стоянка в режиме «Собака» (Dog Mode). DC-DC принудительно включен для непрерывного питания клима-контроля.

ЧТО делают производители для решения проблемы?

Проблема 12V аккумулятора и 12V систем питания, в производстве EVA автомобилей, является одной из основных. Производители знают об этой проблеме и постепенно находят решения:

1. Переход на литий-ионные 12V батареи (LiFePO4). Компания Tesla (на Model 3/Y и новых S/X), Ford на Mustang Mach-E и другие перешли на литий-железо-фосфатные 12V аккумуляторы. Они лучше переносят циклирование и частичные разряды, имеют гораздо больший срок службы, легче и компактнее, меньше саморазряд.

Правда, истинны ради, нужно сказать, что эти батареи являются взрывоопасными. Ни для кого не секрет, что они очень плохо переносят полный разряд и полный заряд. Оптимально в режиме 20%-80% заряда. При перезаряде может «рвануть». Благо BMS этого не допускает. Но кто может поручится, что он всегда будет корректно работать?

Нельзя так же и не упомянуть и об их цене.  Здесь автовладельцу придется выбирать: купить примерно 5 недорогих свинцово-кислотных АКБ, или один литий-ионный. На работе авто это никак не сказывается.

2. Более "умные" алгоритмы работы DC-DC преобразователя. Производители постоянно улучшают программное обеспечение, чтобы преобразователь включался чаще и поддерживал заряд 12V батареи на оптимальном уровне, минимизируя глубину разряда.

Что может сделать владелец электромобиля?

• Избегать очень коротких поездок.

• При длительной стоянке подключать электромобиль к сети зарядки. Это позволяет бортовой системе поддерживать заряд 12V АКБ.

• Не злоупотреблять функциями типа "Собачьего режима" или постоянного мониторинга через приложение при длительной стоянке без зарядки.

Как мы уже упоминали ранее, это одна из фундаментальных проблем современных «электричек», которая по сей день, к сожалению, не решена. АКБ служат недолго не потому, что они плохие, а потому что они работают в крайне неблагоприятных режимах. Классические свинцово-кислотные технологии не были для этого оптимизированы. Переход на LiFePO4 также сомнительное решение по причинам, которые мы упоминали выше.

Компания РИМБАТ, как всегда, отслеживает все новейшие тенденции в области аккумуляторных технологий. Мы рады предложить нашим партнерам и клиентам самые оптимальные решения, при возникновении проблем с аккумулятором.

Rimbat.by и сеть наших оффлайн магазинов вам в помощь.