Expansão células Leaf 40kW.h

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mjr
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Expansão células Leaf 40kW.h

Mensagem por mjr » 08 jul 2022, 19:42

Em conversa com um utilizador do Leaf 40, fiquei a saber que o dele também teve o já conhecido problema de expansão das células, que acaba por dar um erro de avaria no sistema EV. Se até agora sempre assumi que o problema teria a ver principalmente com cargas rápidas diárias e sucessivas, este caso particular fez-me repensar a situação pois este carro tem muito poucas cargas rápidas, carregando durante a noite até 100% e eventualmente durante a hora de almoço, a 6,6kW.

Claro que se trata de um veículo com muitos km, perto dos 200k km, mas com apenas 4 anos e além disso a degradação do pack não é nada de especial, sendo pouco acima de 10%.

A solução, talvez provisória, foi ir a uma oficina que abriu o pack, retirou algum do material que está a separar as células e com essa retirada permitiu que fosse possível que as células expandidas voltassem a caber no espaço disponível. Se a expansão continuar poderá chegar um momento onde não seja possível que as células caibam mais dentro da caixa. Não sei as implicações ao nível da segurança, especialmente em caso de acidente que uma mexida destas no pack provoca...

Mas no que estou mais interessado é perceber o que provoca esta expansão.

Todos sabemos que com a degradação todas as células de lítio geram gases no seu interior que caso não sejam contidos em pressão (e todos os pack fazem de certa maneira compressão às células) acabam por fazer deformar as células. Mas nem toda a degradação liberta gases, talvez a que o faz em maior quantidade seja a do eletrólito.

Neste caso em particular o pack não foi sujeito a cargas rápidas sucessivas (cujo mecanismo de degradação é essencialmente por deposição de lítio e degradação do eletrólito caso sejam atingidas temperaturas elevadas), mas todos os dias faz um ciclo completo, carregando a 100%. Houve algumas situações, por trabalhar todo o dia ao Sol (sim, é um táxi) em que a temperatura da bateria esteve próxima do vermelho. Ora sabemos que carregamentos a 100% (tensão das células elevada) e temperaturas elevadas são os piores inimigos do eletrólito.

Assim, a minha recomendação no caso do Leaf 40 é não fazer carregamentos a 100% diários, especialmente com temperaturas ambientes elevadas. É apenas a minha educated guess sobre o assunto.
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Re: Expansão células Leaf 40kW.h

Mensagem por BrunoAlves » 08 jul 2022, 20:33

Tive acesso a alguns desses módulos "expandidos" recentemente, que foram usados para armazenamento estático (Leaf 40, TVDE). Confesso que o aspecto daquilo não inspira nada confiança. Certo que é só estético e em armazenamento estático não tem qualquer problema, mas...
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Re: Expansão células Leaf 40kW.h

Mensagem por RJSC » 08 jul 2022, 20:49

Como passa a noite inteira a carregar e o dia em serviço e a apanhar sol, provavelmente a temperatura média da bateria foi acima do "normal" durante os 4 anos.
Estou mais convencido que tenha sido a temperatura elevada e não o carregamento a 100% diário a causa.
O que não deve faltar por aí são Leafs carregados diariamente a 100%, uma vez que a Nissan removeu a opção de carregamento a 80% que existia no modelo de 24kWh.
Não devem ser muitos a utilizar diariamente 100% da capacidade da bateria, no entanto a fazer carregamentos parciais até 100% diariamente devem ser a maioria.

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mjr
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Re: Expansão células Leaf 40kW.h

Mensagem por mjr » 08 jul 2022, 21:04

Sim, mas só a partir do 40kW.h é que os 100% correspondem a 4,2V/célula. Nos anteriores era 4,11 e 4,13V, salvo erro. Se te recordares do mk1, lembras.te que no LS quando no quadrante indica 100% indica SOC real de 95%.
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Re: Expansão células Leaf 40kW.h

Mensagem por cfvp » 08 jul 2022, 22:50

Interessante, obrigado, mjr.
RJSC Escreveu:
08 jul 2022, 20:49
Como passa a noite inteira a carregar e o dia em serviço e a apanhar sol, provavelmente a temperatura média da bateria foi acima do "normal" durante os 4 anos.
Também estou mais inclinado para essa explicação, visto que no caso dos TVDE talvez o principal é a temperatura que leva a esse fenómeno.
Outro cuidado que se deve ter é com as acelerações/desacelerações. O carro a acelerar pode puxar os 110kW de uma vez e a regenerar 30kW.
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Re: Expansão células Leaf 40kW.h

Mensagem por Nonnus » 09 jul 2022, 04:54

RJSC Escreveu:
08 jul 2022, 20:49
Como passa a noite inteira a carregar e o dia em serviço e a apanhar sol, provavelmente a temperatura média da bateria foi acima do "normal" durante os 4 anos.
Estou mais convencido que tenha sido a temperatura elevada e não o carregamento a 100% diário a causa.
O que não deve faltar por aí são Leafs carregados diariamente a 100%, uma vez que a Nissan removeu a opção de carregamento a 80% que existia no modelo de 24kWh.
Não devem ser muitos a utilizar diariamente 100% da capacidade da bateria, no entanto a fazer carregamentos parciais até 100% diariamente devem ser a maioria.
+1

A questão que também se pode pôr é se o "caixote" do leaf de 40 é igual ao de 24, 30 e até ao de 62, penso que seja, não será este o principal motivo! Afinal é o mesmo carro com uma estética diferente e, sabe-se de packs de 40 enfiados nos Leaf de 30 quase plug and play.

Ter mais capacidade no mesmo espaço não implica tudo o que foi referido? Maior densidade das células, maior voltagem, mais calor, o mesmo espaço. 30 pessoas em 20m2 não é a mesma coisa que 40 pessoas nos mesmos 20m2.

Então e os Leaf de 30 como o meu que só fazem carregamentos a 100% tem 5 anos 140000km e não há (ou é muito residual) o número de casos de "Erro EV" provocado por esse problema. Atribuir os carregamentos rápidos (o que não é o caso) e carregamentos a 100% a tudo o que é problema...

Não será antes um erro de engenharia enfiar maior capacidade no mesmo espaço sem um sistema activo de refrigeração? A não ser que em 2010 quando a Nissan desenhou o caixote do Leaf o tenha feito logo a pensar que 8 anos depois iria precisar de espaço para enfiar no mesmo mais capacidade. A ver pelo número de casos iguais a este dados a conhecer nos últimos tempos, não me parece.
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Re: Expansão células Leaf 40kW.h

Mensagem por mjr » 09 jul 2022, 09:30

Volto a lembrar que os Leafs de 30 e de 24 não fazem carregamentos a 100% reais, pelo que não é correto extrapolar a partir do seu exemplo.

Nunca vi um pack de 40 aberto, mas posso dizer que no de 24 a mecânica responsável pela compressão das células era muito robusta. Talvez no de 40, pela necessidade de enfiar mais capacidade no mesmo volume, essa mecânica seja mais fraca e daí a expansão.

No meu de 24 as células estavam completamente planas após 160k km, mesmo com um SOH de 60% e várias vezes que a temperatura andou no redline com viagens a Lisboa.
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Re: Expansão células Leaf 40kW.h

Mensagem por RJSC » 09 jul 2022, 16:07

Em relação ao empacotamento das células, nos packs de 30kWh e 40kWh não há diferença.
Imagem
Tanto os de 30kWh como de 40kWh partilham as mesmas dimensões físicas e e chapas de compressão.
As mudanças nas partes metálicas que comprimem as células ocorreram na transição de 24kWh para 30kWh e na de 40kWh para 62kWh.
Imagem
De 30kWh para 40kWh aconteceu a mudança do carregamento a 100% até 4.2V. No entanto foi pela atura em que a tensão nas células utilizadas em eletrónica de consumo (telemóveis, computadores, etc) também subiu de 4.2V para 4.35V.

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Re: Expansão células Leaf 40kW.h

Mensagem por Filipe » 10 jul 2022, 00:54

No meu de 24 entraram as células de 40 exactamente no mesmo espaço com as mesmas ligações entre elas, e não notei nada de especial em relação
às temperaturas (notei sim na autonomia que passou para 260Km 8-) , mais coisa menos coisa devido ao uso do ar condicionado).
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Re: Expansão células Leaf 40kW.h

Mensagem por Nonnus » 10 jul 2022, 06:45

O carro ficou com 40kWh?

260km de autonomia estou achar pouco, em comparação aos Leaf de 30 com baterias novas e o update.

Se tiveres média de 14kWh/100km, perfeitamente normal deverias ter qualquer coisa como 285km de autonomia.
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