Akumulatora maiņa

Par to - vai un kā jāveic akumulatora piekodēšana un tā maiņas reģistrēšana - domas dalās. Viedokļi ir visdažādākie, taču atrast precīzu un korektu informāciju - nav iespējams.

Šajā postā apkopošu informāciju, kas nav izlasāma BMW AG materiālos (linki uz tiem - posta beigās).

Lai vieglāk saprastu, kā dabojas IBS un visa akumulatora menedžmenta sistēma, piedāvāju to apskatīt sekojoši. Pieņemsim, ka mums ir mazs 'bizness' - mēs nodrošinam apkaimi ar ūdeni. Ūdens tiek uzkrāts tvertnē. Pa vienu cauruli mēs tvertni piepildam, pa otru - kad nepieciešams, ūdeni nolejam.
Tvertne ir mūsu akumulators. To, cik daudz mēs ielejam un nolejam - mēs redzam/zinam (to izmēra IBS). Tvertne ir necaurspīdīga - tās piepildījumu tieši mēs neredzam (tieši tāpat kā akumulatora uzlādes līmeni - tieši tas nav redzams).

Taču mēs varam izmantot vairākas viltības, lai noteiktu, cik pilna ir tvertne.
Pirmkārt - mēs varam novērtēt, ar cik spēcīgu strūklu iztek ūdens, kad atveram noplūdes krānu. Šis tests būtu ekvivalents sprieguma mērījumam uz akumulatora spailēm. Diemžēl, šis mērījums nav precīzs - būtisks strūklas vājinājums ir novērojams tikai tad ja ūdens palicis ļoti maz - tieši tāpat kā ar akumulatoru: būtisks sprieguma kritums ir tikai tad, ja akumulators jau ir praktiski tukšs.
Lai paaugstinātu šo mērījumu precizitāti, mēs varam regulāri noliet zināmu daudzumu ūdens un mērīt strūklas stiprumu, salīdzinot to ar etalonu. Tieši tā rīkojas akumulatora menedžmenta sistēma - 'paņem' no akumulatora konkrētu enerģijas (Ah - ampērstundu) apjomu un mēra spriegumu uz akumulatora spailēm pirms un pēc šī procesa.
Mēs varam 'paklaudzināt' pa ūdens tvertni - jo dobjāka skaņa, jo tvertne pilnāka. Tieši tāpat akumulatora menedžmenta sistēma 'paklaudzina' pa akumulatoru - mēra tā iekšējo pretestību (ķīmisko efektivitāti).
Mēs varam ņemt vērā to, ka tvertne ar laiku aizsērē, katra strauja ūdens noliešana samazina tvertnes mehānisko izturību. Tieši tā akumulatora menedžments ņem vērā akumulatora novecošanos (kas ir proporcionāla tā dzīves ciklam, pieaug - pieaugot temperatūrai, startējot mašīnu, utml).
Mēs varam pat ierēķināt ūdens iztvaikošanu - ekvivalents akumulatora menedžmentam ir: akumulatora pašizlāde.

Kādēļ nepieciešama šāda sarežģīta kontroles sistēma? Piemērā ar ūdens piegādi: ja tvertne tiks pārpildīta, ūdens līs pāri malām - ies zudumā; ja tvertne būs tukša - mūsu 'biznesu' gaida grūti laiki.
Ar akumulatoru ir līdzīgi - ja akumulatorā mēģināsim 'iebāzt' pārāk daudz enerģijas, liekā enerģija transformēsies siltumā (bojājot akumulatoru). Savukārt, ja akumulatorā nebūs noglabāts vajadzīgais enerģijas daudzums, auto iedarbināt neizdosies.

Divi pamatparametri nosaka mūsu 'biznesa' dzīvotspēju:
a) SOC (state of charge) - parametrs, kas nosaka, cik pilna ir mūsu tvertne (akumulators);
b) SOH (state of helth) - parametrs, kas nosaka, cik izmantojama ir mūsu tvertne (akumulators).
Papildus šim mēs varam mērīt virkni papildparametru: tvertnes flow rate ātra udens noliešanas brīdī (starta strāvas pieejamība); tvertnes balansu katras dienas ietvaros, īpaši akcentējot brīžus, kad dienas sākumā bija vairāk ūdens (enerģijas) kā dienas beigās; piefiksējam tvertnes piepildījumu (SOC) katras dienas beigās, uzskaitam, cik daudz ūdens (Ah) iztecējis cauri mūsu tvertnei.

Domāju, ka ideja, kā IBS menedžē enerģiju, ir skaidra, un turpmāk varu lietot terminus, kas attiecas uz auto industriju.

Īsi par katru no pamatparametriem: SOC un SOH.
SOC. 100 % - pilnīgi uzlādēts akumulators; 0 % - pilnīgi izlādēts akumulators. Šis parametrs (kā jau iepriekš noskaidrojām) - nav tieši 'redzams', bet gan tiek aprēķināts, izmantojot virkni viltīgu paņēmienu. Tieši tādēļ - ir būtiski, lai visi nepieciešamie pārējie parametri (strāva, spriegums, temperatūra, akumulatora novecošanās parametri) būtu patiesi. Ja kaut viens no parametriem būs kļūdains, kļūdaini būs arī SOC dati un - nepatikšanas ir garantētas.
SOH. Idejiski: 100 % - ideāls (jauns, ar pilnu ietilpību) akumulators. 0 % - pilnīgi nolietots akumulators. Diemžēl, BMW AG nesniedz nekādu informāciju, pēc kādiem parametriem un formulām SOH tiek rēķināts. Pieejamais parametru kopums ir diezgan plašs, papildus matemātiski aprēķināmajiem: spriegums uz akumulatora spailēm, tā kritums; akumulatora iekšējā pretestība pie mazām slodzēm un dzinēja starta brīdī (lielām strāvām). SOH pēc tā aprēķināšanas (maksimālās vērtības sasniegšanas) samazinās ar fiksētu 'ātrumu' proporcionāli tā izmantošanas laikam (stundām), papildus nolietojums tiek skaitīts katru reizi auto iedarbinot. Novecošanās ātrums ir atkarīgs no temperatūras, paaugstinoties tai, akumulators matemātiski noveco ātrāk. Papildus fiksētajam novecošanas ātrumam, sistēma var 'paātrināt' akumulatora novecošanos, ja reālie tā parametri (sprieguma kritums, akumulatoram izlādējoties, iekšējā pretestība, u.c.) liecina, ka akumulatora veiktspēja samazinās straujāk par paredzēto.
SOH pēc tā noteikšanas (relatīvā maksimuma sasniegšanas - tas var prasīt diezgan ilgu laiku, pat vairākas nedēļas) var tikai samazināties! Tas nozīmē - pat uzstādot jaunu akumulatoru vecā vietā, ja jaunais akumulators netiek piereģistrēts, SOH tikai turpinās kristies - enerģijas uzskaite būs pilnīgi nepareiza!
Ko nozīmē SOH, piemēram, 50 %? Ļoti vienkāršoti - ja auto ir uzstādīts 90 Ah akumulators, tā menedžmenta sistēma izmantos tikai 50 % no pilnas ietilpības (ja SOH samazināts tieši ietilpības mērījumu rezultātā) jeb tikai 45 Ah. Ja bez pierakstīšanas tiks uzstādīts jauns 90 Ah akumulators, puse no tā netiks izmantota! T.i.: akumulators pastāvīgi būs daļēji izlādētā stāvoklī, auto ātri parādīsies paziņojumi par High discharge, tā iedarbināšana aukstā laikā būs apgrūtināta.
SOH atjaunošana ir ļoti svarīgs arguments tam, lai tiktu pierakstīts akumulators, pat, ja tā tips un ietilpība ir tāda pati kā vecajam akumulatoram! Bez SOH atjaunošanas NAV JĒGAS uzstādīt jaunu akumulatoru!
Vecā tipa (līdz IBS 'ērai') sistēmas uzturēja fiksētu borta spriegumu (tipiski 14.0/14.4 V), kas nodrošināja svina-skābes akumulatoru uzlādi (un, kad tie bija uzlādēti, šāds sprigums tos pārlādēja - liekā enerģija izdalījās siltumā: izvaikoja elektrolīts un samazinājās akumulatora darbamūžs). IBS sistēma situācijā, kad akumulators ir uzlādēts (SOC tipiski 75 .. 80%) nodrošina 0 A strāvu akumulatora ķēdē, tādējādi paildzinot tā darbamūžu. Lai īstenotu šo 0 A režīmu, borta spriegums tiek samazināts līdz 12.5 .. 12.9 V. Taču, 0 A režīms, kā saprotam, neuzlādē akumulatoru (jo strāva ir 0), kas nozīmē - IBS sistēmai SOC ir jānosaka pareizi! Ja SOC būs noteikts kļūdaini (piemēram, nomainītais akumulators nav pierakstīts), var būt situācija, kad šādā enerģētiskā balansā tiek uzturēts pusuzlādēts akumulators!
Piezīme: savukārt, piemēram, overrun režīmā borta spriegums tiek paaugstināts līdz 15.0 V, lai 'lieko' enerģiju pēc iespējas izmantotu liederīgi - lādētu akumulatoru. 

Otra būtiska tēma: E sērijas auto, kuriem ir IBS, akumulatora reģistrācijas fakts (nobraukums, dienu statistikas dati) ir atdalīts no SOC/SOH datu atjaunošanas. Atkarībā no auto komplektācijas (auto ir/nav Power module, u.c.) un veida, kā tiek veikta akumulatora pierakstīšana (INPA, ISTA D, ISTA P, NCS, tool32, u.c. rīki) ļoti bieži ir sastopama situācija: akumulatora nomaiņa ir piereģistrēta (to apstiprina odometra ieraksts INPA menu), taču SOC/SOH dati - NAV notīrīti (sagatavoti jauna akumulatora mērīšanai)!

Kādas ir sekas šādai situācijai?
SOH turpina kristies, akumulators tiek izmantots tikai daļēji. IBS konstatē, ka akumulatora sprieguma parametri neatbilst SOC un SOH datiem, atslēdz daļu funkcionalitātes un... Ļoti iespējams, kādā reizē jūs nespēsiet iedarbināt savu auto pat situācijā, ja to mēģināsiet darīt uzreiz, tiklīdz KOMBI ieraudzīsiet dzelteno akumulatora simbolu. Jeb, vēl vienkāršāk - IBS savlaicīgi nepamanīs (patiesi) zemu SOC, ļaus akumulatoram izlādēties, un - auto vienkārši nebūs iedarbināms.

Postā zemāk - kā interpretēt INPA redzamos datus, kā pārliecināties, ka akumulatora maiņas reģistrēšana ir veikta sekmīgi un - par vienu, divus gadus ilgušu eksperimentu.

PM field 1
1. odometra rādījums (aktuālais, pirms dienas, divām, u.t.t.);
2. pierakstītie akumulatori (odometra rādījums);
3. braukšanas sesijas (minūtes), sagrupēti pēc temperatūras;
4. braukšanas sesijas (stundas), sagrupēti pēc SOC;
5. akumulatoram pievadītā enerģija; negatīvā bilance (aktuālais statuss, ja balanss negatīvs >0 Ah);
6. no akumulatora paņemtā enerģija, Ah.
Menu lejadaļā: IBS sensora pašdiagnostikas dati (POR, POW dati, statuss).

PM field 2
1. negatīvs enerģētiskais balanss dienas ietvaros (ja tāds ir);
2. pieejamā starta strāva, relatīvi;
3. Pamatdati
a) piereģistrētā sākotnējā ietilpība, Ah (+1 vienība)
b) SOH
c) SOC (aktuālā vērtība)
d) IBS temperatūra
4. aktuālais SOC un iepriekšējo dienu beigu SOC
5. IBS perifērijas chipsetu diagnostikas dati
6. IBS saziņas diagnostikas dati

Piezīme: Batterie Kapazitaat INPA menu norāda par vienu vienību lielāku kā reģistrētā. Visticamākais - atšķirība rodas apstāklī, ka 'normāli cilvēki' skaitīšanu sāk no 1, bet programmētāji: no 0.

Būtiskākais, piereģistrējot akumulatoru.
Pēc akumulatora piereģistrēšanas (ja tā nav veikta ar ISTA D/P), ar INPA atvērt PM field 2 un pārliecināties:
a) SOH = 0 % (vecā vērtība ir nodzēsta, jauna vēl nav aprēķināta);
b) SOC ir nomainīts (piemēram, ap 99.7 %, ja auto, ar instalētu jauno akumulatoru, ja tas ir uzlādēts vai auto brīdi ir bijis darbināts ar ieslēgtu dzinēju īsi pirms akumulatora pierakstīšanas).
Korekti pierakstīta akumulatora gadījumā būs nodzēstas arī akumulatoram pievadītās un no tā saņemtās enerģijas lauki (PM field 1). 

Ja SOC/SOH dati pēc jauna akumulatora pierakstīšanas nav izmainījušies - pierakstīšana veikta nekorekti!

Piezīme: ISTA D (ja nav pieejams OEM akumulatora kods) ļauj piereģistrēt tikai esošā tipa un ietilpības akumulatoru. Lai piereģistrētu cita tipa un/vai ietilpības neOEM akumulatoru, jāizmanto ISTA P.


Mana pieredze ar IBS.
Pirms diviem gadiem es nolēmu nomainīt sava auto akumulatoru. High discharge indiācija ne reizi nebija parādījusies KOMBI, taču SOH rādīa tikai ap 30 %, akumulatoram bija ap 7 gadiem - profilaktiski tas bija jāmaina.
Vērsos specializetā BMW centrā (tas gan nebija dīlera servisa centrs, bet alternatīvs serviss, ar 20 gadu darba pieredzi) - uzticēt darbu 'profesionāļiem' likās labākais variants.
Pēc akumulatora uzstādīšanas un piekodēšanas man vairāk kā aizdomīgi likās tas, ka ne SOC, ne SOH nav izmainījies.
Es nolēmu lieki trauksmi necelt, bet situāciju novērot. Pēc brīža par novērošanu pat aizmirsu. Atcerējos pirms pāris dienām, kad... Nācās pirkt akumulatora vadus, zvanīt draugam, jo - mans auto vairs nebija iedarbināms.
Jā, iedegās dzeltenā High discharge ikona KOMBI, taču akumulatora enerģijas otrajam iedarbināšanas mēģinājumam nepietika (pirmais bija nesekmīgs, jo nostrādāja imobilaizers).

Akumulatora datu apskate ar INPA brīdi (ap 15 minūtes) pēc veiksmīgas auto piedarbināšanas parādīja:

Kā redzam, akumulatoram tā dzīves laikā pievadīts ap +6 % vairāk enerģijas kā no tā patērēts (korekti parametri), iepriekš nav bijusi neviena stunda, kas tiktu noslēgta ar 0 .. 40 % uzlādes līmeni.

Tajā pat laikā - SOH ir nokrities līdz 15 %! Vēl interesantāk - pāris dienas iepriekš ir bijis pat 51 Ah liels negatīvs balanss (sēdēju auto un nodarbojos ar savu hobiju - auto skaņas sistēmas regulēšanu) - tik liela izlāde nekādi neatbilst mazajai SOH vērtībai.
Turklāt, 15 minūšu laikā sasniegts SOC ap 85 %? Pat, ja akumulatora uzlādes strāva bija vairāki desmiti A, pievadītā enerģija nepārsniedz kādas (ar kārtu) 10 Ah. Acīmredzot, akumulatora ietilpība IBS izpratnē tiešām ir tuvu nullei!
Visu šo datu: SOH, tajā pat laikā - liela reālā ietilpība (mazs sprieguma kritums, veicot SOC un SOH testus, acīmredzot, bija tik ļoti atšķirīgi no sagaidāmajiem, ka IBS sistēmas darbība tika pilnīgi paralizēta.
Pieejamā starta strāva (ap 30 %) šo divu gadu laikā nebija samazinājusies - acīmredzot, šim akumulatoram tā ir lielāka par šo vērtību (taču šis parametrs, tāpat kā SOH, var tikai samazināties).
SOH divu gadu garumā bija vienmērīgi samazinājies no 30 % līdz 15 % - pat ideāla akumulatora gadījumā IBS sistēma rēķina akumulatora dabisko nolietojumu un pieskaita papildus nolietojumu, katru reizi auto startējot (tad akumulatoram ir liela īslaicīgā slodze).

Lūk, piemērs - kas sanāk, ja akumulatora pierakstīšanu veic 'speciālisti', izmantojot INPA. Par tādu niansi, ka jaunais akumulators bija 95Ah (vecais: 80 Ah), pat nerunāju - uz visu problēmu fona tam vairs nav nozīmes.

IBS sistēmas darbība pēc jauna akumulatora pierakstīšanas.
Šoreiz testam kā jaunu pierakstīju to pašu veco (pirms diviem gadiem nesekmīgi 'pierakstīto') akumulatoru.
Tā kā auto tika darbināts tieši pirms akumulatora pierakstīšanas, akumulatora spriegums (ko IBS izmanto kā vienu no SOC noteikšanas parametriem) bija virs 12.8 V, kas nozīmē - akumulators ir pilnīgi uzlādēts.
Uzreiz pēc dzinēja iedarbināšanas SOC apstiprināja vērtību: 97.77 % (acīmredzot, pāris % no 100 % IBS atskaitīja par starta brīdī patērēto enerģiju).

SOH ir 0 % - vecā vērtība ir nodzēsta, notiek jaunas rēķināšana.
Pirmās 10 minūtes IBS lādēja akumulatoru līdz 99 % SOC. 

Pēc 10 minūtēm:

Kā redzam, sākas akumulatora izlāde.
Pēc 50 minūtēm tiek sasniegts -10 Ah negatīvs enerģētiskais balanss:

Visu šo laiku IBS pārrēķināja SOC. Pēc -10 Ah enerģētiskā balansa IBS atsāka akumulatora (pilnu) uzlādi, pēc tās - nākošo izlādes ciklu.

BMW AG savos dokumentos mināk korekta SOC noteikšanai vajag atstāt auto 'miega' stāvoklī 2 .. 3 stundas. Šie nosacījumi atbilst nosacījumiem, kā nosakāma svina-skābes akumulatora uzlādes pakāpe. Akumulators pēc uzlādes jāatstāj 2 stundas miera stāvoklī, tad jānomēra spriegums uz tā spailēm. Piemēram, istabas temperatūrā (korektam elektrolīta blīvumam), 0 .. 100% SOC atbilst 12.2 .. 12.8 V spriegums (20 +/-5 oC temperatūrā).
Nākošajā dienā IBS sistēma veica akumulatora starta strāvas pārbaudi (lika starterim griest dzinēju ap 4 sekundēm, līdz ļāva to iedarbināt), turpināja SOC kalibrēšanu auto dzinējam strādājot un arī izslēgtā stāvoklī. Pēc vairākiem cikliem, kad auto tika atstāts izslēgts, bet strādājot patērētājiem (CCC, u.c.) normalizējās SOC krišanās ātrums - ja pirmajās reizēs, kad auto tika noslāpēts, tas bija 3 .. 5%/min, tad pēc kalibrēšanas veikšanas šis SOC krišanās ātrums samazinājās līdz aptuveni 1%/min (kas pie dažu desmtu A patēriņa nozīmē, ka IBS ir noteicis akumulatora ietilpību vismaz 20 .. 30Ah šādā režīmā, kas varētu atbilst 50 .. 70Ah C20 testā).



Protams, katra paša ziņā, ar kādu programmatūru piereģistrēt un piekodēt (ja nepieciešams) akumulatoru. Es iesaku ISTA D vai ISTA P. Pretējā gadījumā - jūs viegli variet papildināt to BMW lietotāju rindas, kuru auto kādu rītu nav iedarbināmi. Un, nelīdz pat regulāra akumulatoru maiņa.

https://www.newtis.info/tisv2/a/en/e60-520i-lim/wiring-functional-info/body/voltage-supply/XlIbeSm
https://www.newtis.info/tisv2/a/en/e60-520i-lim/repair-manuals/61-general-vehicle-electrical-system/61-20-battery/1LyvW9MF
https://www.newtis.info/tisv2/a/en/e60-520i-lim/repair-manuals/61-general-vehicle-electrical-system/61-21-battery-with-holder/ASvwVcCY
https://www.newtis.info/tisv2/a/en/e60-520i-lim/repair-manuals/61-general-vehicle-electrical-system/61-20-battery/1LiMpr2r