Jak prawidłowo konserwować akumulator samochodu hybrydowego

Samochody hybrydowe wykorzystują elektryczny układ napędowy, aby zwiększyć oszczędność paliwa i osiągi. Jednak akumulatory hybrydowe zużywają się z czasem, jak każda część pojazdu, i mogą wymagać wymiany.

Tylko przeszkoleni specjaliści powinni podejmować próby wymiany akumulatorów hybrydowych. Praca przy wysokim napięciu może spowodować obrażenia lub nieodwracalne uszkodzenie najważniejszych podzespołów pojazdu.

Typy baterii

Szereg typów akumulatorów hybrydowych zapewnia wyraźne zalety, przy czym najczęściej stosowane są akumulatory NiMH (niklowo-metalowo-wodorkowe), litowo-jonowe i ołowiowo-kwasowe.

Akumulatory NiMH zwykle wytrzymują 8–10 lat i są stosunkowo niedrogie. Charakteryzują się wyższą gęstością energii niż akumulatory litowo-jonowe, co oznacza, że ważą mniej, a jednocześnie zapewniają większą pojemność magazynowania energii. Niestety, ich natężenie przy zimnym rozruchu jest mniejsze niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych, przez co zajmują więcej miejsca w pojeździe.

Akumulatory litowo-jonowe stały się najczęściej wybieranym wyborem w pojazdach hybrydowych ze względu na ich długą żywotność, wyższą gęstość energii i większą szybkość ładowania niż ogniwa NiMH. Co więcej, jony litowo-jonowe wytrzymują więcej cykli ładowania/rozładowania bez problemów z efektem pamięci, które często występują w przypadku starszych ogniw NiMH.

W miarę rozwoju technologii producenci prawdopodobnie będą stosować różne technologie akumulatorów w pojazdach hybrydowych, aby sprostać preferencjom konsumentów – niektórzy wolą silnik elektryczny ze względu na oszczędność paliwa, podczas gdy inni stawiają na zasięg i komfort.

Najnowsze postępy w technologii akumulatorów hybrydowych pozwalają na produkcję bardziej znaczących i mocniejszych akumulatorów litowo-jonowych, zapewniających większą moc w modelach hybrydowych. Ten umożliwia samochodom hybrydowym pozostawanie w trybie napędu w pełni elektrycznego przez dłuższy czas bez konieczności przechodzenia na pracę z silnikiem benzynowym.

Kolejnym istotnym osiągnięciem stały się zmiany w składzie chemicznym akumulatorów hybrydowych mające na celu optymalizację stosunku mocy do masy. Ten polega na zmianie odbieraka prądu i grubości powłok. Samochody hybrydowe często potrzebują krótkich impulsów mocy szczytowej w regularnych odstępach czasu, co zmniejsza zapotrzebowanie na pojemność i zwiększa ogólną wydajność akumulatorów hybrydowych.

Ostatnim aspektem, o którym należy pamiętać, rozważając typy akumulatorów hybrydowych, jest ich wpływ na masę i rozmiar pojazdu. Idealnie byłoby, gdyby samochód hybrydowy był jak najlżejszy, aby zmaksymalizować zużycie paliwa i zasięg; aby osiągnąć ten cel, niektórzy producenci stosują konfiguracje równoległych akumulatorów hybrydowych, w których mniejszy akumulator elektryczny zasila koła, podczas gdy większy silnik benzynowy działa jako generator prądu, gdy samochód nie jest używany.

Litowo-jonowa

Hybrydowe pojazdy elektryczne różnią się od samochodów elektrycznych zasilanych wyłącznie akumulatorami tym, że do kontynuowania jazdy korzystają z energii z obu źródeł, dając jednocześnie silnikowi benzynowemu wystarczająco dużo czasu na naładowanie akumulatorów podczas jazdy. Dlatego akumulatory do samochodów hybrydowych muszą zapewniać wystarczającą ilość energii przy niższych prędkościach, jednocześnie zapewniając silnikowi wystarczająco dużo czasu na doładowanie między podróżami.

Potrzebne są akumulatory litowo-jonowe o wystarczającej gęstości mocy – zdefiniowanej jako ilość energii elektrycznej, jaką akumulator może zmagazynować i uwolnić w całym okresie swojego życia. Mogą również działać akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe (NiMH). być szeroko stosowane obecnie, chociaż ich niższa gęstość energii wymaga większej konserwacji w porównaniu z ogniwami litowo-jonowymi; regularna wymiana drogiego systemu kontroli temperatury może zapobiec problemom z przegrzaniem.

Akumulatory litowo-jonowe stosowane w pojazdach hybrydowych charakteryzują się dwukrotnie większą mocą na kilogram niż akumulatory NiMH, zapewniając efektywniejsze przyspieszanie i zwalnianie oraz mniejsze zużycie paliwa. Co więcej, akumulatory litowo-jonowe są mniej podatne na efekt pamięci, który powoduje, że ogniwa z biegiem czasu tracą zdolność do stopniowego ładowania i rozładowywania. W połączeniu z silnikami elektrycznymi szybkiego ładowania/rozładowywania zapewnia to większy moment obrotowy niż tradycyjne silniki benzynowe.

Technologia akumulatorów stale się rozwija, aby zwiększyć wydajność samochodów hybrydowych. Jednym z przykładów jest akumulator litowo-jonowy Saphion firmy Valence Technology, który zawiera katody żelazowo-fosforanowe, które umożliwiają większy zasięg, zachowując jednocześnie stabilność przy wyższych napięciach. Tymczasem badacze badają metody zwiększania pojemności magazynowania przy użyciu materiałów takich jak nanodruty węglowe, nanocząstki krzemu, anody supersieciowe i absorpcyjne systemy chłodzenia.

Zmniejszenie masy akumulatora to kolejne duże wyzwanie stojące dziś przed inżynierami; obecnie stanowi jedną trzecią całkowitych kosztów samochodów, stanowi około 30%. Inżynierowie również poczynili postępy w tym zakresie, a kilka znanych firm opracowuje alternatywy dla konstrukcji ogniw litowo-jonowych, takie jak prototypowy akumulator G4e Subaru, wykorzystując chłodzenie cieczą oraz aktywne i pasywne zarządzanie temperaturą w celu obniżenia temperatury ogniw, jednocześnie znacznie chroniąc je przed niekontrolowaną utratą ciepła. Ponadto naukowcy badają materiały anodowe, takie jak nanodruty krzemowe i nanocząstki cyny, które mogą podwoić gęstość energii, poprawiając jednocześnie bezpieczeństwo i oferując lepsze środki bezpieczeństwa.

Kwas ołowiowy

Jako wiodący producent samochodów hybrydowych Toyota oferuje kilka modeli wyposażonych w akumulatory kwasowo-ołowiowe – bezpieczniejsze alternatywy dla akumulatorów litowo-jonowych, które nadal zapewniają doskonałą oszczędność paliwa i ekologiczne właściwości jezdne. Niestety akumulatory kwasowo-ołowiowe zawierają toksyczne i żrące chemikalia, które mogą stwarzać zagrożenie dla środowiska są gotowi – dlatego niezwykle istotne jest, aby akumulatory do samochodów hybrydowych być regularnie serwisowany dla dłuższej żywotności.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe składają się z dwóch elektrod oddzielonych roztworem elektrolitu i ładowanych chemicznie podczas ładowania w celu przekształcenia siarczanu ołowiu na płycie ujemnej w ołów i tlenek ołowiu na płycie dodatniej; jednocześnie jako produkt uboczny tego procesu wydziela się wodór, co wyjaśnia, dlaczego niektóre akumulatory kwasowo-ołowiowe wydzielają opary podczas ładowania.

Podczas prowadzenia samochodu akumulator wykorzystuje elektrony z płyty dodatniej do zasilania urządzeń elektrycznych, takich jak silnik i radio. Po zwolnieniu, Jednakże, elektrolit rozpuszcza się w wodzie, powodując utratę elektronów z płyty ujemnej, co skutkuje zwiększoną różnicą potencjałów (napięciem) wykorzystywanym przez urządzenia elektryczne jako moc.

Czas działania baterii zależy od kilku czynników, w tym warunków użytkowania i jazdy. Jazda w ekstremalnie wysokich lub niskich temperaturach lub pod dużym obciążeniem może nadmiernie obciążać akumulatory, przyspieszając ich degradację z każdym cyklem ładowania i rozładowania. Regularna konserwacja, takie jak sprawdzanie poziomu elektrolitu lub czyszczenie dodatkowego wentylatora, może wydłużyć żywotność baterii i wydłużyć okres ich przechowywania.

Wiek odgrywa kluczową rolę przy rozważaniu wymiany baterii; Wewnętrzna degradacja zmniejsza żywotność, co sygnalizuje, że może nadszedł czas na wymianę. Na szczęście niektóre znaki wskazują, kiedy może to być konieczne.

W zależności od przyczyny awarii naprawa akumulatorów hybrydowych jest często bardziej opłacalna niż ich wymiana. Jednak wymiana może być najlepszą opcją, jeśli minął oczekiwany okres użytkowania lub wiele ogniw lub modułów uległo uszkodzeniu.

Konserwacja

Akumulatory hybrydowe zaprojektowano tak, aby działały wydajnie i nie ulegały całkowitemu wyczerpaniu, jednak długotrwałe parkowanie może z czasem w naturalny sposób rozładować ich ładunek. Aby chronić poziom naładowania akumulatora i uniknąć potencjalnych problemów, jedź przez 20-30 minut co dwa tygodnie i upewnij się, że system może naładować akumulator; hybrydy typu plug-in mogą wymagać ponownego podłączenia w celu uzupełnienia zapasów energii.

Kolejny sposób na wydłużenie żywotności akumulator do samochodu hybrydowego jest unikanie wahań temperatury. Akumulatory te działają skuteczniej w określonych zakresach temperatur, więc jazda w ekstremalnie wysokich lub niskich temperaturach może je uszkodzić bardziej niż ma to wpływ na silniki spalinowe. Jeśli Twój samochód jest często używany, rozważ zakup osłony akumulatora lub nieoryginalnego układu chłodzenia, aby chronić akumulatory przed przegrzaniem.

Niezbędne są również regularne serwisy i konserwacja hybrydy. Twój mechanik może sprawdzić akumulator i inne części systemu pod kątem problemów, które mogą mieć wpływ na jego żywotność, a jeśli takie zostaną wykryte, podjąć działania naprawcze, aby je rozwiązać, zanim staną się poważnymi problemami.

Przed wyjazdem na wakacje lub przed dłuższym okresem bezczynności warto sprawdzić stan naładowania akumulatora jest w pełni naładowany. Ten zmniejszy ryzyko całkowitej utraty ładunku i nadwyrężenia lub skrócenia jego żywotności. W przypadku dłuższych podróży jazda hybrydą przez co najmniej kilka minut dziennie pomoże utrzymać optymalny poziom naładowania i przedłużyć jej żywotność.

Objawy sygnalizujące, że akumulator hybrydowy może zakończyć swoją żywotność, obejmują zmniejszone zużycie paliwa, szybkie wyczerpywanie się akumulatora i wahania napięcia elektrycznego podczas jazdy. Zapoznaj się z instrukcją obsługi lub skonsultuj się z mechanikiem, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat wskaźników wskazujących, że nadszedł czas na wymianę — mogą one obejmować brak oszczędności i wahania poziomu energii elektrycznej podczas jazdy.

Załóżmy, że Twój akumulator hybrydowy dobiegł kresu oczekiwanej żywotności lub ma kilka uszkodzonych ogniw lub modułów. W takim przypadku prawdopodobnie konieczna będzie całkowita wymiana, ale proces ten powinien być stosunkowo niedrogi i szybki.