АКОМ Renault-Nissan 70Ач EN720A и полезные инструменты

[flicker]

Тему создаю, чтобы обобщить накопленный опыт. Комментарии приветствуются.

Аккумулятор АКОМ для конвейера Nissan, 70Ач, 2017 года, необслуживаемый (но с пробками). С 2017 по 2020 год эксплуатировался неизвестно как. Известно только, что в 2020 на машине меняли генератор. Допов (кроме сигнализации) на машине не было.

Летом 2020 был установлен видеорегистратор, который писал видео на парковке в течение суток после поездки. При этом он потреблял около 300мА, то есть за сутки съедал около 7Ач. В таком режиме машина жила до декабря 2021, когда стало заметно, что напряжение на аккумуляторе всё больше снижается. Проблем с запуском двигателя не было, но лампочки при запуске тухли сильнее обычного. Машина ездила почти ежедневно, но мало. Генератор был, кроме прочего, сильно нагружен обогревом стёкол и печкой. В итоге, в один прекрасный вечер на аккумуляторе оказалось 11.9В и он был снят для зарядки.

На тот момент из оборудования были Imax B6V2, лабораторный БП и рефрактометр. Замер плотности показал удивительные 1.14-1.16. При такой плотности была вполне реальная опасность заморозить аккумулятор. При заряде при помощи Imax удалось влить в батарею около 50% номинальной ёмкости, но плотность слабо поднялась после этого заряда.

На машину была куплена другая батарея. Когда через две недели она тоже стала разряжаться, то был найден и отключен видеорегистратор. Теперь там всё хорошо. А обсуждаемая батарея стала подопытной.

Плотность по ячейкам (по рефрактометру) составляла: - 1.18 1.19 1.20 1.20 1.20 1.20 +
Уровень электролита отличался по ячейкам, был примерно на 8-12мм ниже язычков, меньше всего в шестой ячейке от "-". Затем я начал доливать дистиллированную воду, сначала для выравнивания уровня, потом для десульфатации - с запасом на электролиз. Суммарно (за всё время) около 100мл на ячейку.

На тот момент я ещё не был близко знаком с теорией и форумными методиками. В частности, не знал, что кальциевые аккумуляторы склонны к расслоению, и плотность сверху в конце заряда может быть занижена. Первые заряды делал током 5А (максимум лабораторника) и до напряжения 14.4-14.7.

Первая от "-" ячейка стабильно показывала плотность на 0.02 ниже других. Выглядела она так:



Впрочем, остальные имели примерно такой же вид. Но я решил, что проблемная ячейка - первая и обращал внимание в основном на неё.

Должен также заметить, что тогда я даже не понимал, что именно вижу в ячейке. Где положительные пластины, где отрицательные, где сепаратор. Понятно было только, что кристаллы это сульфат свинца, нежелательный элемент.

Для разряда поначалу использовался автомобильный инвертор, нагруженный лампой накаливания. Это позволяло надеяться, что он выключится, когда аккумулятор дойдёт до 10.5В. Чего я не учёл, так это громкой сигнализации разряда, которая начинала кричать гораздо раньше, и того, что это может происходить и ночью, и когда меня нет дома.

Чтобы строить логи разряда, поначалу использовался осциллограф Rigol с подключением к локальной сети. Однако, это "из пушки по воробьям", да и разрешение 7 бит давало странные графики с артефактами.

Плотность в первой ячейке никак не хотела выравниваться зарядом всей батареи. В итоге, были изготовлены свинцовые палочки и ячейка была дозаряжена отдельно. После этого отличие в плотности не превышало 0,01.

Очень не хватало удалённого управления зарядкой. Были в хозяйстве модули ESP8266, которые я попробовал применить для этой цели. На таком модуле я сначала собрал "моргалку", рассчитывая потом, по мере понимания процесса, её усовершенствовать. При помощи встроенного АЦП она вела лог напряжения через WiFi прямо на сервер. Для сбора и визуализации данных использовал Influx (по UDP) и Grafana. Это очень удобно... если у вас есть сервер.

Вот так выглядел первый запротоколированный разряд током 4,25А:



В этом разряде отдано 43Ач, неожиданно - провалилась до 1.7В шестая ячейка (а не первая). Причём кислоты в ней более чем достаточно, плотность разряженной выше остальных на 0.01.

И заряд "моргалкой", показаны верхнее и нижнее напряжения:



Вскоре оказалось, что АЦП ESP8266 подвержен большим ошибкам. Несмотря на хорошую разрядность (10 бит), фактически показания сильно плясали, особенно из-за работы одновременно с WiFi. Это видно на графике выше. А выключать WiFi было нельзя, связь необходима для логирования. Проблему удалось решить частично, выключив modem sleep mode. При этом потребление модуля выросло, но стабильность АЦП улучшилась. Впрочем, от идеала всё равно далеко.

Узнал про существование ESP32 и попробовал такой модуль. Очень удивился тому, что АЦП, несмотря на разрядность 12 бит, шумит и скачет ещё сильнее. А настроек, как у ESP8266, уже нет.

Тогда я решил подключить внешний АЦП и выбрал INA226. Этот чип, который продаётся и в виде модуля, позволяет измерять с высокой точностью и напряжение, и ток.

Ну а неудобство разрядов лампочками и инвертором привело к покупке электронной нагрузки DL24M.

Следующий разряд через 2 недели после предыдущего. Всё это время аккумулятор подзаряжался в попытках выровнять плотность электролита, и она достигла 1.27. С появлением сведений о токе появилась возможность подсчитать ёмкость. 47.6Ач.

[flicker]

Дальше был новый заряд, уже слегка навеянный методикой Бранимира - без моргалки. И ток при напряжении 14.7В снова никак не хотел опускаться ниже 140мА. А плотность не хотела расти выше 1.22, пока я не применил кипятильник током 5%.



Тогда плотность достигла 1.27-1.28.

И снова разряд, но уже стандартным током 5%.


Ёмкость 54Ач.

После этого я решил попробовать заряд как можно ближе к методу Бранимира.



После окончания первого этапа заряда (до 14.7В) плотность была 1.18-1.20, и перемешивание увеличило её только до 1.20-1.22.

Кстати, пока это продолжалось, я прочитал 435 страниц темы Бранимира, и хочу высказаться. Очень интересно, конечно, было ознакомиться с тем, как потомок Македонского победил потомка Чингисхана. Но толкового ответа на свой вопрос - что же полезного происходит в аккумуляторе при заряде током 1% - так и не нашёл. Хотя вопрос и поднимался несколько раз. Самое похожее на ответ было "там происходит десульфатация, восстановление и выравнивание". В общем, мы за всё хорошее.

Зато узнал, что после восстановления невредно будет сделать окончательный заряд током 0.1С20.

Кстати, через неделю ток на напряжении 14.7 всё же снизился почти до 0,1% - 70мА. А ещё прибыл тестер KW650, который показал, что аккумулятор совершенно здоров.


И нагрузочная вилка, которая показала то же самое.

Ну что ж, финальный тест и заряд:


Ёмкость 56.6Ач



Заряд выполнялся по рекомендациям АКОМ: сначала ток 5%, затем 10% до 14.7В, затем 2% до 16В. Потом буфер 13.6В, затем 14.7В чтобы проверить ток "про Бранимиру".

И тут выяснилось неприятное. Ток снизился до 98мА и начал немного расти. Заглянул в ячейки и увидел, что в шестой уровень электролита по низу язычка, а в остальных - на несколько миллиметров выше. Плотность почти одинаковая - 1.25-1.26. Проверил побаночное напряжение - и вот... везде 2,47, кроме шестой банки, на которой 2,33. Раньше такого не было.

Подал на 6 ячейку напряжение 2,45 и увидел ток:



Повышенный и без тенденции к снижению...

Затем применил нагрузочную вилку - напряжение 11.5В, на 6 ячейке минимум был 1,95В (возможно, тестер завышает на 0,03В).

И вот как проходил дозаряд ячейки после этого (напряжение общее на батарее, но заряжалась одна ячейка):



Что это? Мягкое КЗ в конце заряда?

[flicker]

Да, ещё к предыдущему.

В конце заряда была замечена просадка напряжения, которую не удалось объяснить изменением температуры:



Кстати, для заряда использовался новый ЛБП Owon SPE6103. У него есть интерфейс USB, он понимает команды SCPI. Это позволило заменить USB на модуль ESP8266, теперь управление ЛБП доступно через WiFi. Только вот, к сожалению, погрешность этого китайского блока питания несколько больше паспортной.

[Branimir]

И ток при напряжении 14.7В снова никак не хотел опускаться ниже 140мА. А плотность не хотела расти выше 1.22, пока я не применил кипятильник током 5%.

разность плотности по высоте создает повышенные токи саморазряда (ток потребления у АКБ на заряде остается высоким), в т.ч. и потому что

И тут выяснилось неприятное. Ток снизился до 98мА и начал немного расти. Заглянул в ячейки и увидел, что в шестой уровень электролита по низу язычка, а в остальных - на несколько миллиметров выше. Плотность почти одинаковая - 1.25-1.26. Проверил побаночное напряжение - и вот... везде 2,47, кроме шестой банки, на которой 2,33. Раньше такого не было.
Подал на 6 ячейку напряжение 2,45 и увидел ток:
Повышенный и без тенденции к снижению...

Если раньше проводили замеры побаночного U и с шестой банкой такого не было, то это может говорить (как версия) о том, что
- удалось таки десульфатировать засульфаченный низ пластин данной банки (а сульфатация низа сопровождается разбуханием низа конвертов и часто ведет к полуКЗ с ростом токов утечки, когда ток в конце заряда не снижается),
- которая (будучи крайней и имея более высокую площадь температурного контакта в моторном отсеке работала в отличном от остальных банок режиме)
за 3 года без обслуживания могла иметь более сильное расслоение и следом более сильную сульфатацию низа пластин (возможно с бОльшей потерей влаги и снижением уровня электролита) с сопутствующим короблением решетки и повышенной коррозией (и накоплением шлама от выпадающей ПАМ снизу конверта и на дне ввиду повышенного U на ней при образовавшемся без профилактики разбалансе банок, который 2-3 года не устранялся!, и ввиду постепенной деградации ПАМ этой банки от перезарядов верха пластин)
- после десульфатации и, возможно, с доп-потерей ПАМ с выпадением частиц и увеличением шлама снизу конверта и на дне банки, прочность низа решетки пластин данной банки ухудшилась (что, обычно, видно при разборе) ---> попутно часто имеется и отслоение ПАМ и полуКЗ разбухшего низа конверта (возможно с повреждением целостности самого конверта) и/или через излишек шлама на дне АКБ ---> отсюда и повышенная утечка тока.
Т.е. спасаемся от одной беды, но попадаем в другую, когда конструктивный ресурс АКБ уже исчерпывается

Кстати, никому не рекомендую разряд ниже 11,1-11,2v после восстановления ухайдоканных образцов (когда потеря емкости была более 30-40%), особенно сильно малым током и/или длительностью более 40 часов --->
сульфаты могут разрушать ранее достигнутое восстановлением
Как и более двух заходов восстановления малым током (тем более, без последующего заряда обычным током 0,1С).

Но толкового ответа на свой вопрос - что же полезного происходит в аккумуляторе при заряде током 1% - так и не нашёл. Хотя вопрос и поднимался несколько раз. Самое похожее на ответ было "там происходит десульфатация, восстановление и выравнивание". В общем, мы за всё хорошее.

Ток 1% для заряда - это чисто эмпирическое значение для попытки восстановить сильно убитые разбалансом банок АКБ (когда потеря емкости составляет более 40-50%). В остальных случаях, и тока 2-3% хватает.

Зато узнал, что после восстановления невредно будет сделать окончательный заряд током 0.1С20.

ДАЖЕ ПОЛЕЗНО!

Кстати, через неделю ток на напряжении 14.7 всё же снизился почти до 0,1% - 70мА. А ещё прибыл тестер KW650, который показал, что аккумулятор совершенно здоров.

надеюсь, что это была неделя с рекомендованными перемешиваниями-отстоями-буфером...
Просто выравнивающий заряд в рекомендациях, обычно, ограничен 2-мя сутками...

[flicker]

разность плотности по высоте создает повышенные токи саморазряда (ток потребления у АКБ на заряде остается высоким), в т.ч. и потом чтоЕсли раньше проводили замеры побаночного U и с шестой банкой такого не было, то это может говорить (как версия) о том, что
- удалось таки десульфатировать засульфаченный низ пластин данной банки (а сульфатация низа сопровождается разбуханием низа конвертов и часто ведет к полуКЗ с ростом токов утечки, когда ток в конце заряда не снижается),
- которая (будучи крайней и имея более высокую площадь температурного контакта в моторном отсеке работала в отличном от остальных банок режиме)
за 3 года без обслуживания могла иметь более сильное расслоение и следом более сильную сульфатацию низа пластин (возможно с бОльшей потерей влаги и снижением уровня электролита) с сопутствующим короблением решетки и повышенной коррозией (и накоплением шлама от выпадающей ПАМ снизу конверта и на дне ввиду повышенного U на ней при образовавшемся без профилактики разбалансе банок, который 2-3 года не устранялся!, и ввиду постепенной деградации ПАМ этой банки от перезарядов верха пластин)

Тут есть некое противоречие. Сильная сульфатация подразумевает значительную потерю плотности электролита. А именно этого в шестой ячейке не наблюдалось совершенно. Даже после того, как был восстановлен уровень, плотность в этой ячейке была примерно такой же, как у средних. А вот первая ячейка, которая наиболее удалена от мотора, в которой не было потери уровня - та плотность потеряла.

Зато в шестой уже после первого кипячения появились белые лохмотья, лежащие поверх сепараторов.

Ток 1% для заряда - это чисто эмпирическое значение для попытки восстановить сильно убитые разбалансом банок АКБ (когда потеря емкости составляет более 40-50%). В остальных случаях, и тока 2-3% хватает.

Ну, то есть, мы отталкиваемся от реальной ёмкости батареи. Просто часто мы её не знаем, поэтому можем ориентироваться на паспортную. С другой стороны, нередко примерная ёмкость понятна уже по результатам первого заряда. А в методичке, в самом начале, категорично рекомендуется 1% для наливных.

надеюсь, что это была неделя с рекомендованными перемешиваниями-отстоями-буфером...
Просто выравнивающий заряд в рекомендациях, обычно, ограничен 2-мя сутками...

На графике есть эта неделя. Конечно, графики картинками не сильно информативны.  3 дня занял заряд током 1% до 14.7. Перемешивания током 3% длительностью час-полтора происходили ежедневно после достижения порога 14.7. Затем примерно за 32 часа ток снизился до 120мА и я перешёл к дозаряду (ток меньше 0,2%). Дозаряд при токе 2% продолжался 20 часов и напряжение не выросло выше 16.1В. Затем было отстаивание 8 часов и контрольный заряд до 14,7В. Ток за 10 часов снизился до 104мА. Затем снова перемешивание и попытка дозаряда током 2% при 16.2В. Однако, ток быстро упал до 1.3А и снова стал расти. Поэтому через 2 часа я уменьшил ток до 1%. Напряжение было 15,85 и росло. За 20 часов выросло до 15,94 и начало снижаться. Затем отстой 2 суток и измерения вилкой. Затем снова дозаряд 2% 12 часов, буфер 5 часов и контрольный заряд до 14.7 в течение почти суток - вот тут-то ток и понизился до 70мА, священного Грааля 0,1%. Фактически, от разряда до конца этого процесса прошло 12 дней.

[Vova_n]

разность плотности по высоте создает повышенные токи саморазряда (ток потребления у АКБ на заряде остается высоким), в т.ч. и потом что

Вы хоть раз видели НРЦ акб выше 14,7в что писать о саморазряде при заряде.. тфу ты чушь то какая, надо же выдумать такое 
Для того, что бы случился саморазряд нижней части, надо, что бы ЭДС этой области превышал ЭДС зарядного устройства.
Если настаиваете, жду теоретической выкладки и упрощённой модели с зонами ЭДС и в какой из них и почему должен идти саморазряд.
А там глядишь и нобилевка не за горами.
Во всех выкладках при перезаряде описаны процессы ведущие к увеличению тока и выделению тепла, не думаю, что данный экземпляр акб чем то отличен от сотен миллионов других СА.
Наличие саморазряда вызванного КЗ различной жёсткости, определяется при длительном состоянии покоя, по характерным признакам - газообразование в банке(ах) без нагрузки и ускоренному снижению плотности.

[Branimir]

Сильная сульфатация подразумевает значительную потерю плотности электролита. А именно этого в шестой ячейке не наблюдалось совершенно. Даже после того, как был восстановлен уровень, плотность в этой ячейке была примерно такой же, как у средних.

Если уровень электролита снизился, а плотность его не изменилась (хотя, должна была по логике), то логично предположить, что потери в сульфатах таки образовались ?

[flicker]

Если уровень электролита снизился, а плотность его не изменилась (хотя, должна была по логике), то логично предположить, что потери в сульфатах таки образовались ?

Конечно. Но точно такие же мысли возникали и про остальные ячейки, особенно первую, где не только уровень упал (пусть и не так сильно), но и плотность.
Так что весь аккумулятор был сильно сульфатирован.

Сейчас заряд уже одной проблемной ячейки после разряда идёт вот так:

[Branimir]

Практика показывает, что, если на заряженной банке ток не снижается ниже 0,6-0,7% в режиме длительного CV=2,4-2,45v
то это явный кандидат на полуКЗ или КЗ в ближ. перспективе.
Хотя, на таких банках может быть неожиданно высокая емкость, вплоть до номинальной (после их полного заряда), и их сопротивление может быть невысоким.
Сама АКБ с такими банками может какое-то время эксплуатироваться (без выравнивающих зарядов ---> с постепенной потерей емкости) и, при этом,
в конце основного заряда такие проблемные банки не дотягивают до U=2,40-2,45v,
а остальные банки по напряжению поднимаются выше 2,45v
При этом min-ток окончания основного заряда АКБ может расти
(а на самой банке ток может быть кратно выше при ее отдельном заряде в режиме CV=2,45v, в 3-5 раз).

На авто (без периодического обслуживания АКБ), на подобных банках, происходит потеря плотности и емкости
(скорость зависит от параметров саморазряда таких банок: т.е. на каком НРЦmin замедляется-останавливается саморазряд (т.е. прекращается снижение НРЦ), величина тока которого непостоянна).

Дозаряд повышенным U (токами 1,5-3%) таких банок лишь в одном из 12-15 случаев дает положит. эффект...
(если Umax вообще поднимается выше 2,52v на токе 1,5-2%)

[flicker]

Итог заряда:

Ток на шестой ячейке понизился до 500мА, снижение почти прекратилось, периодические всплески тока так и остались.

Затем замерил плотность (1.20) и подал ток 5%.



Проявился локальный нагрев около нижнего угла батареи. Плотность 1,21.

После этого в отстое через сутки НРЦ упало до 2,17В, плотность 1,22.

Попытка дозаряда:



Нагрев в том же месте. В общем, видимо, это всё. Необходимости в этой батарее у меня не было, на машине давно стоит другая.

[flicker]

Этот аккумулятор стоял в качестве резервного в квартире. Подзаряжал его дважды за год, существенного саморазряда не было. При этом признаков КЗ при заряде тоже не замечено.
Недавно поставил его в машину, сняв основной для обслуживания. Две недели он там простоял, с нечастыми короткими поездками. Под конец разрядился - напряжение на стоянке упало ниже 12В, при пуске двигателя свет мигал. Похоже, что в машине снова есть заметная утечка - тут аккумулятор не виноват.
Потом я его подзарядил с ограничением тока 5%, влилось что-то около 30Ач.
Поставил на медленный разряд током 3% (2.1А). Отдано 52Ач до 11.2В. Большого дисбаланса не замечено, отскок после разряда на 0,2-0,3В. Внутреннее сопротивление по KW650 после разряда - 10мОм (против 4мОм у заряженного). Но потеря ёмкости налицо.
Дальше заряжаю слабым током, хочу посмотреть на результат и особенно на проявление КЗ, если оно появится.