Регистрация Войти
Вопрос

Зачем в гибридном автомобиле нужен второй небольшой аккумулятор?

Сегодня, ожидая мастера по ремонту автомобилей, я обнаружил, что в моём гибридном автомобиле (Toyota RAV 4) установлен традиционный аккумулятор на 12 В, как и в других автомобилях. Я понятия не имел об этом, ожидая, что аккумулятора, который в разы мощнее, будет достаточно. В этот момент я также понял, что моё утверждение «Мне не нужно беспокоиться о том, что аккумулятор разрядится на холоде во время моей недельной поездки в Альпы» было ошибочным (но, по крайней мере, я не переживал по этому поводу).


В любом случае, у меня такой вопрос: почему есть вторая обычная батарея, если рядом есть батарея-монстр (для сравнения)?


(В завершение своего монолога хочу сказать, что я очень разочарован тем, что машина не предупредила меня об уровне заряда в маленьком аккумуляторе — ещё один недостаток)
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/99353/why-does-a-hybrid-car-have-a-second-small-battery
1
+ Читать

39 Комментариев

  1. Кроме того, это отчасти связано с экономикой. В мире существует множество ламп на 12 В, а полный комплект ламп и светильников на 12 В стоит дешевле и будет более доступным, чем любой другой комплект на другом напряжении.


    То же самое касается автомобильных аксессуаров: от зарядных устройств для телефонов до радиоприёмников, компонентов CAN-шины и сигнализаций.


    Таким образом, что-то должно подавать на автомобиль напряжение 12 В. Можно подумать, что это понижающий трансформатор с 400 или 800 В на 12 В, работающий от основного аккумулятора, но он также постоянно паразитно разряжает основной аккумулятор. Если автомобиль долго стоит на парковке, вы можете обнаружить, что значительная часть заряда ушла из основного аккумулятора и была преобразована в 12 В для работы компьютеров и т. д.


    Но этот процесс преобразования требует энергии и расходует её в виде тепла.


    ** Итог: основной аккумулятор отключается, когда автомобиль выключен.


    Также учтите, что аккумулятор на 12 В дешёвый (и доступный), в то время как основной аккумулятор автомобиля изготавливается на заказ и стоит дорого, а не продаётся в готовом виде.


    Кроме того, аккумулятор на 12 В, скорее всего, относится к типу аккумуляторов глубокого разряда, которые рассчитаны на поддержание напряжения ~12 В до полной разрядки. Обычный стартерный аккумулятор может выдавать большой ток в течение короткого времени, но не любит глубокий разряд. Так что это не совсем «обычный» автомобильный аккумулятор на 12 В, который выручит вас в крайнем случае.

  1. В гибридных автомобилях или электромобилях высоковольтная батарея обычно отключена от остальной части транспортного средства в целях безопасности. Она подключается только тогда, когда ЭБУ определяет, что это необходимо и в системе нет неисправностей.


    Таким образом, для первоначального питания ЭБУ и другой электроники вам понадобится небольшой аккумулятор. Как только вы повернёте ключ, ЭБУ сделает своё дело и в конечном счёте подаст питание на высоковольтный контактор (большое реле), который соединит аккумулятор с остальной высоковольтной системой. Это тот самый звук, который вы иногда слышите при включении гибрида/электромобиля.



    Есть и другие преимущества:


    Аккумулятор на 12 В позволяет создать более надёжную гибридную силовую установку. Если его убрать, то придётся объединить ДВС и гибридную часть, и в случае поломки одной из них вы окажетесь в затруднительном положении. Но если в вашем двигателе есть обычный аккумулятор на 12 В, стартер и генератор, то теоретически он может работать, даже если гибридная система полностью отключена.


    В электромобиле аккумуляторная батарея на 12 В обеспечивает простое резервное питание критически важных низковольтных систем, таких как фары, усилитель тормозов и гидроусилитель руля. Во время движения они обычно получают питание от высоковольтной батареи через понижающий преобразователь (который также поддерживает заряд аккумулятора на 12 В).
  1. Что ж, уже есть принятый ответ, который, к счастью, правильный.
  1. @juhist, ты же знаешь, как работает SE. Не стесняйся, пиши свой ответ.
  1. ЭБУ — это электронный блок управления, блок управления двигателем или что-то ещё?
  1. Вот почему я не буду ставить дизлайки (а буду ставить лайки). Но гибриды Toyota не работают ни секунды, когда гибридная система полностью разряжена. Два мотор-генератора нуждаются в постоянном управлении через высоковольтные инверторы. Если высоковольтная батарея разрядится, вы даже не сможете завести машину, потому что её заводит высоковольтная батарея, а не батарея на 12 В.
  1. Если вы согласны с тем, что двигатель внутреннего сгорания и гибридная система представляют собой единое целое, а не разделены на части, то использование электродвигателя в качестве стартера и генератора имеет смысл. Именно так устроен Prius, и я думаю, что многие другие современные гибриды устроены так же.

  1. Это гибрид, поэтому двигатель внутреннего сгорания (ДВС) работает автономно. Кроме того, у некоторых гибридов очень маленький запас хода и ёмкость основного аккумулятора, который может быстро разрядиться, поэтому для запуска ДВС необходим аккумулятор на 12 В.


    Кроме того, есть схемы сигнализации, часов, дистанционного запирания и т. д., для которых требуется резервное питание. Возможно, производители присматриваются к созданию сети станций замены аккумуляторов для практически мгновенной подзарядки (по крайней мере, одна сеть в Великобритании почти добилась этого, но капитальные вложения были слишком высокими).


    Это всё равно что спросить, почему в вашей цифровой камере или ноутбуке есть батарейка-таблетка в дополнение к основной батарее.

  1. Аккумулятор малой ёмкости нужен для питания приборов с напряжением 12 В постоянного тока, которым требуется более низкое напряжение. Под приборами подразумеваются такие устройства, как освещение (в салоне/фары/тормоза), радио, датчики, ЭБУ и т. д. Все эти устройства работают от 12 В постоянного тока. Аккумулятор можно заряжать, в зависимости от марки автомобиля, либо с помощью генератора на самом двигателе, либо с помощью зарядного устройства, подключённого к высоковольтному аккумулятору.
  1. Это в корне неверно. Понижающий преобразователь с 400 В на 12 В — это именно то, что есть в автомобилях. Вы когда-нибудь слышали о выключателе? Понижающий преобразователь находится за таким выключателем — реле. Это не непрерывное паразитное потребление. Да, он выделяет тепло, но то же самое делает и дешёвый генератор. Вы правы в том, что в гибридах можно использовать аккумуляторы глубокого цикла, поскольку стартер использует высоковольтный аккумулятор. В обычных автомобилях нельзя использовать аккумуляторы глубокого разряда, только аккумуляторы смешанного типа или пусковые аккумуляторы.
  1. Литиевые (в частности, LiFePo4) аккумуляторы на 12 В существуют. Они просто дороже свинцово-кислотных. Литий-ионные аккумуляторы (в пусковых устройствах и большинстве бытовой электроники) не получили широкого распространения из-за меньшего срока службы, нестабильности, низкой термостойкости и напряжения элемента 3,7 В. При напряжении элемента 3,7 В напряжение аккумулятора будет составлять 11,1 В или 14,8 В в зависимости от конфигурации.
  1. Отличный ответ. Я пытаюсь понять, почему не существует литиевых аккумуляторов, которые могли бы заменить свинцово-кислотные аккумуляторы на 12 В. Я купил небольшой пусковой аккумулятор и неоднократно использовал его, чтобы завести машину с разряженным свинцово-кислотным аккумулятором. Он работал на удивление хорошо и, предположительно, может сохранять заряд в течение года и многократно заряжаться от одного источника. И он относительно лёгкий. Да, и он стоил вдвое дешевле.
  1. @ChrisH, у меня было всего пара гибридных автомобилей (каждому больше 10 лет), но в обоих из них в высоковольтной батарее остаётся довольно много заряда, даже когда на приборной панели отображается 0 %. Управляющая схема обеих этих моделей Toyota предотвращает глубокий разряд, который вреден для батареи и не оставляет заряда для запуска ДВС.
  1. @WeatherVane — мы в Штатах тоже так их называем.
  1. @AndrewT. в камере используется батарейка CR1220, а в моём компьютере и синтезаторе — CR2032, которую в Великобритании обычно называют батарейкой-таблеткой.
  1. Под «батарейкой для кнопки» вы подразумевали что-то вроде «батарейки для BIOS»?
  1. Если аккумулятор Prius HV неисправен, он действительно выводит автомобиль из строя. Но бывают случаи, когда аккумулятор сильно изношен, но всё же способен запустить двигатель. Как и старый 12-вольтовый аккумулятор в автомобиле, он может запустить двигатель, если вы просто ехали, но не будет держать заряд в течение недели.
  1. К вашему сведению, мой гибридный автомобиль Honda 1997 года выпуска будет работать в обратном направлении и сможет двигаться в режиме электромобиля, если напряжение в 12 В будет достаточным для работы компьютеров, но недостаточным для запуска бензинового двигателя. Я предполагаю, что это означает, что у него есть генератор и стартер, не зависящие от электрической трансмиссии, но я никогда не пытался подтвердить это напрямую. Плагин для проверки напряжения показывает, что генератор активен только тогда, когда бензиновый двигатель вырабатывает энергию, а не когда автомобиль движется в режиме электромобиля или при рекуперативном торможении, что также наводит на размышления.
  1. @TobySpeight в электромобиле (Kia моих родителей) логические схемы и связанные с ними проверки безопасности, которые включают высокое напряжение, вероятно, более важны. Мы также разрядили 12-вольтовую батарею (накачивали доски для сапсерфинга — оказалось, что при нормальной эксплуатации 12-вольтовая батарея не заряжается полностью), из-за чего пришлось искать другой автомобиль, чтобы завести его с помощью пускового устройства. У меня небольшой опыт работы с гибридными автомобилями, особенно с ранними моделями, но они могли запускаться с нулевым зарядом в большой батарее, поэтому либо они использовали резервную батарею для запуска генератора, либо у них была ещё одна батарея
  1. Да, главное, что он нужен для питания высоковольтного реле. Но я думаю, что для гибридов нехарактерно наличие стартера или генератора на 12 В — основной двигатель/генератор обычно используется для раскручивания ДВС до рабочей скорости. Может быть, у вас есть примеры гибридных автомобилей с резервной системой запуска/зарядки на 12 В? (По моему опыту, с высоковольтной батареей никогда не возникает проблем, но за 20 лет владения гибридными автомобилями я пару раз разряжал батарею на 12 В).
  1. @gerrit в моей предыдущей камере Canon была батарейка-таблетка, и, насколько мне известно, во всех ноутбуках и ПК есть батарейка-таблетка, которая поддерживает работу системных часов и настроек.
  1. Honda использует стартер. То же самое делает BMW.
  1. Интересно, что произойдёт, если высоковольтная батарея разрядится... Думаю, машина превратится в груду металла. Мне также интересно, как запускается двигатель внутреннего сгорания, если высоковольтная батарея неисправна (больше не заряжается)... Многие старые Prius работают только на двигателе внутреннего сгорания, потому что высоковольтная батарея неисправна, а владельцы не хотят платить за её замену.
  1. Я никогда не замечал, чтобы в моей цифровой камере или ноутбуке была батарейка-таблетка...
  1. Это неверно. Гибридные автомобили (по крайней мере, Toyota) не запускают двигатель от аккумулятора на 12 В. Они запускают его от аккумулятора с высоким напряжением.
  1. @MTA «Давайте подключим генератор к стартеру вместо того, чтобы использовать отдельный пусковой двигатель, и нам не придётся платить за второй гигантский моток медного провода рядом с первым». Или, если короче: «Другие производители гибридных автомобилей в основном считают, что это хорошая идея, так что, вероятно, это хорошая идея».
  1. @Sneftel Стартерные двигатели могут работать при любом напряжении. Теперь убедите бухгалтерию, что ваше желание обеспечит конкурентное преимущество для автомобиля при меньших затратах и более быстром выходе на рынок.
  1. @MTA Почему стартер должен быть на 12 В, кроме как по традиции?
  1. @MTA Как правило, гибридным автомобилям (или, по крайней мере, автомобилям Toyota) не требуется пусковой ток от аккумулятора на 12 В. Они запускают двигатель от высоковольтного аккумулятора, а 12 В нужны только для аксессуаров и автомобильных компьютеров.
  1. @juhist — и в чём твоя точка зрения? Для этих «других вещей» нужна батарея на 12 В постоянного тока, и, как указано в ответе, я добавляю слово «и т. д.» ... есть ещё кое-что, для чего нужен 12 В постоянного тока, помимо того, что я перечислил (то есть этот список не является исчерпывающим). Я мог бы растечься мыслью по древу и написать целую стену текста, но в этом нет необходимости. Это действительно ответ на вопрос, просто вы решили не соглашаться с ним или не верить в него... не знаю, в чём дело. Я не занимаюсь проектированием транспортных средств, я могу только сообщить, почему там есть аккумулятор на 12 В постоянного тока.
  1. Этот ответ не объясняет в полной мере, зачем нужен аккумулятор на 12 В (потому что что-то должно питать бортовые компьютеры в то время, когда основной аккумулятор изолирован разомкнутым реле). Кроме того, здесь пытаются объяснить, что аксессуарам нужно 12 В, поэтому нужен аккумулятор на 12 В, но «зарядное устройство, подключённое к высоковольтному аккумулятору», можно использовать без аккумулятора, чтобы непрерывно получать 12 В от высоковольтного аккумулятора без использования аккумулятора. Так работают понижающие преобразователи.
  1. @MTA, существует такое понятие, как «разветвлённый аккумуляторный блок» (добавляется третья клемма, которая подключается только к некоторым аккумуляторам в блоке), но это приводит к неравномерному заряду, с которым литиевые аккумуляторы справляются плохо.
  1. @WoJ В реальном мире не существует устройства под названием «делитель напряжения». Есть нечто под названием «делитель напряжения», но он ужасно неэффективен. Преобразователь постоянного тока в постоянный, способный обеспечить пусковой ток в сотни ампер при напряжении 12 В, будет стоить во много раз дороже обычного автомобильного аккумулятора и займёт больше места. Простой, эффективный и экономичный способ — использовать обычный автомобильный аккумулятор для всех нужд, связанных с напряжением 12 В в автомобиле.
  1. Номинальное напряжение высоковольтной батареи OPs, используемой для работы электрической части гибридной системы, составляет ~200 В постоянного тока, а во время рекуперативного торможения оно может достигать 270 В постоянного тока.
  1. Если я не ошибаюсь, во всех гибридных автомобилях для питания электродвигателя используется относительно небольшая никель-металлогидридная или литий-ионная батарея. Для питания стартера по-прежнему требуется обычная 12-вольтовая батарея. Напряжение в гибридных батареях обычно значительно превышает 12 В постоянного тока, поэтому их нельзя использовать в качестве источника питания на 12 В, если только дополнительная схема не преобразует высокое напряжение батареи в 12 В.
  1. Спасибо, но почему бы просто не использовать аккумулятор большей ёмкости с соответствующим делителем напряжения?
  1. Разве в инструкции к автомобилю не упоминается этот факт или его причина?
  1. В автомобилях Hyundai аккумулятор на 12 В встроен в основной тяговый аккумулятор: caranddriver.com/news/a15341302/…
  1. @zovits руководство по эксплуатации автомобиля — это полный бардак. Я прочитал тонну технической документации, и Toyota сделала так, что найти то, что тебе нужно, просто невозможно. Я ненавижу это руководство всей душой, потому что мне приходилось пользоваться им несколько раз, и каждый раз это стоило мне года жизни. Я надеюсь, что авторы видят, как их пульт от телевизора оказывается в пределах досягаемости сразу после того, как они удобно устроились на диване. Или как дверной звонок звонит, когда они моют голову шампунем. Итак, отвечая на ваш вопрос: я не знаю.
Вы уже ответили на этот вопрос