I professionisti dell'assistenza automobilistica conoscono bene le modalità di manutenzione dei veicoli con motore a combustione interna, dai filtri e candele ai fluidi in più sistemi. Una delle cose più allettanti per gli acquirenti di veicoli elettrici è la prospettiva di non dover effettuare alcuna manutenzione. Tuttavia, questo non è esattamente vero.
Punti chiave
- I sistemi di raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici, sia a liquido che ad aria, controllano direttamente la temperatura della batteria e, di conseguenza, l'autonomia, la velocità di ricarica e la capacità a lungo termine.
- Il degrado del liquido di raffreddamento, i bassi livelli del fluido e l'ostruzione dei condotti sono i guasti più comuni ai sistemi di raffreddamento dei veicoli elettrici.
- Le officine devono utilizzare dispositivi di protezione individuale (DPI) omologati per veicoli elettrici e seguire procedure di sicurezza per l'alta tensione prima di aprire qualsiasi circuito di raffreddamento su un pacco batterie.
- Gli strumenti di assistenza per veicoli elettrici di Midtronics si integrano con i dati termici per fornire ai tecnici un quadro completo dello stato di salute della batteria, oltre alle prestazioni di raffreddamento.
Uno dei sistemi che di tanto in tanto richiede ancora attenzione è il sistema di raffreddamento. Non funziona esattamente come il sistema di raffreddamento di un veicolo ICE, ma è comunque presente in un veicolo elettrico in qualche modo. Come professionisti del settore automobilistico, sapere come e quando effettuare la manutenzione di questi sistemi rappresenta un vantaggio significativo per i vostri clienti e per la salute del loro veicolo.
Tipi di tecnologie di raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici
Stanno arrivando cose entusiasmanti in termini di raffreddamento delle batterie con tecnologie come i materiali a cambiamento di fase, che letteralmente significa materiali che passano da solidi a liquidi per il trasferimento di calore. Ma per la tecnologia attuale prevalgono due tipi: sistemi di raffreddamento ad aria e sistemi di raffreddamento a liquido. Questi sistemi di gestione termica della batteria, o BTMS, sono ciò che rimuove il calore in eccesso dalla batteria e lo disperde.
Ciò che sappiamo dei veicoli elettrici è che il calore è un killer. Se la temperatura dovesse salire troppo e troppo velocemente, potrebbe verificarsi una fuga termica. Ma nel tempo, il calore può accelerare il degrado, causando una perdita di autonomia e una riduzione dell’efficienza e delle prestazioni della batteria.
Sistemi di raffreddamento ad aria
Come i metodi di raffreddamento di molte motociclette e dei primi modelli di auto, il raffreddamento ad aria trova il suo posto anche nei veicoli elettrici. Si basa sulla circolazione dell'aria per dissipare il calore dalle batterie dei veicoli elettrici, proprio come l'aria che passa sulle alette dei cilindri di una motocicletta. Sebbene semplice nel design, il raffreddamento ad aria presenta limitazioni in condizioni di temperatura estreme e potrebbe non essere in grado di tenere il passo con il calore generato dallo scaricamento della batteria insieme alla temperatura dell'aria ambiente.
Il raffreddamento ad aria è attualmente utilizzato per un piccolo segmento del mercato, ma poiché non è il più efficiente, probabilmente non otterrà un'adozione molto più diffusa.
Sistemi di raffreddamento a liquido
Al contrario, i sistemi di raffreddamento a liquido sono un metodo prevalente utilizzato per regolare la temperatura delle batterie dei veicoli elettrici. Fanno circolare il liquido refrigerante attraverso il pacco batteria, aiutando a mantenere la temperatura ideale per la migliore efficienza e durata della batteria. È più complesso dei sistemi raffreddati ad aria e aggiunge il peso di componenti aggiuntivi e del liquido nel sistema. Inoltre, l'introduzione di un liquido in un ambiente elettrificato deve essere effettuata con estrema cautela, per ovvi motivi.
È la tecnologia di raffreddamento più comunemente adottata per le batterie dei veicoli elettrici, utilizzata praticamente da tutte le case automobilistiche che attualmente hanno modelli elettrici in produzione. È dimostrato ed è lo stile che probabilmente rimarrà all'avanguardia per la prossima generazione.
Manutenzione dei sistemi di gestione termica delle batterie dei veicoli elettrici
Tra i produttori di veicoli elettrici, è necessario che il sistema di raffreddamento a liquido venga ispezionato regolarmente per verificarne le condizioni e il pH, con alcuni che suggeriscono ogni anno mentre altri lo impongono ogni due anni. Questi sistemi in genere utilizzano tubi sopra o attorno ai moduli batteria, assorbendo il calore da essi in modo che possa essere trasferito nell'aria. A differenza dei veicoli ICE, però, gli additivi e le altre sostanze chimiche presenti nel fluido non si degradano allo stesso modo poiché quasi sempre viene a contatto con un solo metallo, limitando la reazione.
Tuttavia, alla fine il liquido di raffreddamento dovrà essere sostituito sulla maggior parte dei veicoli elettrici e, sebbene molto più raro rispetto ai veicoli ICE, esiste anche il rischio di perdite nel sistema. Questi sono entrambi i motivi per cui un veicolo elettrico dovrà sottoporsi a una visita per la manutenzione professionale.
I sistemi di raffreddamento ad aria, invece, sono quasi tutti di tipo passivo. Il flusso d'aria sulla batteria durante il movimento ha lo scopo di mantenere la batteria entro i normali parametri operativi. La manutenzione ordinaria implica solo che i condotti dell'aria che muovono l'aria sopra il pacco batteria siano mantenuti puliti.
Detto questo, la manutenzione a lungo termine per i pacchi batteria dei veicoli elettrici raffreddati ad aria può essere molto più complessa. I guasti ai moduli sono più comuni poiché le temperature possono causare danni e non è raro sostituire i singoli moduli o i pacchi batteria completi in tempo. In tal caso, è necessario il bilanciamento del modulo batteria.
Frequenza della manutenzione BTMS
Per i sistemi EV BTMS raffreddati a liquido, gli intervalli di manutenzione sono dettati dal produttore. Nel settore, le differenze di progettazione e la composizione chimica dei fluidi influiscono sulla frequenza con cui il refrigerante deve essere lavato e riempito. Alcuni produttori sono sicuri che il loro liquido di raffreddamento non avrà mai bisogno di essere sostituito a meno che non sia necessaria una riparazione, ma altri hanno fissato intervalli di chilometraggio.
Un paio di marchi di importazione specificano un intervallo di 80,000 miglia, che corrisponde a circa ogni cinque o sei anni per il conducente medio. Altri hanno circa otto anni, più o meno il tempo in cui scade la garanzia EPA della batteria. Altri ancora consigliano di cambiare il fluido dopo 150,000 miglia, ovvero circa 10-12 anni dopo la messa in servizio del veicolo.
Tuttavia, i cambi di refrigerante non sono gli unici servizi BTMS per veicoli elettrici che i concessionari dovrebbero essere preparati a gestire. I controlli sullo stato della batteria dei veicoli elettrici possono essere inseriti nel programma di manutenzione ordinaria o offerti in circostanze quali reclami sull'autonomia ridotta o quando l'auto deve essere rivenduta.
Quando lo stato di salute di una batteria è in questione, potrebbe essere necessaria la sostituzione di un modulo e il bilanciamento del modulo prima che venga rimessa in servizio. Per le batterie raffreddate ad aria, i casi di modulo difettoso sono generalmente più elevati e questi tipi di servizi sono più comunemente richiesti. Aspettatevi che le auto di età compresa tra 10 e 15 anni siano quelle per cui questo servizio è più necessario.
Perché è importante per i negozi di servizi
Potrebbe sembrare che una flotta di veicoli sempre più elettrici toglierà affari alle officine di riparazione, ma ci sono ancora servizi di cui avranno bisogno, come il sistema di raffreddamento e le riparazioni relative alla gestione termica e alle batterie difettose. Essere pronti a rispondere a questo tipo di preoccupazioni è il biglietto da visita.
I tecnici dovrebbero essere formati su come sostituire in sicurezza il liquido refrigerante sui modelli. Assicurati di disporre dell'attrezzatura necessaria per la manutenzione dei sistemi di gestione termica delle batterie, idealmente di molti produttori diversi. E con attrezzature come la Bilanciatore del modulo ad alta tensione xMB-9640, sarai pronto a bilanciare i moduli in modo affidabile.
Domande frequenti
Perché il raffreddamento della batteria è così importante nei veicoli elettrici?
Le celle agli ioni di litio sono estremamente sensibili alla temperatura. Temperature troppo elevate accelerano le reazioni elettrochimiche, danneggiandole; temperature troppo basse, invece, provocano picchi di resistenza interna, riducendo la potenza e la capacità di assorbimento della carica. Il sistema di gestione termica mantiene le celle nell'intervallo ottimale di 15-35 °C durante il funzionamento e la ricarica.
Quali sono i segnali di un malfunzionamento del sistema di raffreddamento della batteria di un veicolo elettrico?
Tra gli indicatori più comuni si annoverano una riduzione dell'autonomia senza alcuna spiegazione, velocità di ricarica rapida in corrente continua inferiori, avvisi termici più frequenti sul cruscotto, odori insoliti del liquido di raffreddamento e perdite visibili di liquido di raffreddamento in prossimità dell'alloggiamento della batteria. Alcuni veicoli elettrici riducono la potenza erogata quando il raffreddamento è compromesso, al fine di proteggere il pacco batterie.
Il liquido di raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici è lo stesso del liquido di raffreddamento dei motori?
No. I circuiti di raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici utilizzano un dielettrico o un liquido refrigerante a bassa conduttività, specificamente formulato per evitare cortocircuiti elettrici nel caso in cui una piccola perdita entri in contatto con i componenti della batteria. L'utilizzo di antigelo standard in un circuito di raffreddamento di un veicolo elettrico può creare seri rischi per la sicurezza.
Quale formazione è necessaria ai tecnici per la manutenzione dei sistemi di raffreddamento dei veicoli elettrici?
I tecnici devono essere in possesso di una certificazione di sicurezza per l'alta tensione (guanti resistenti fino a 1000 V, utensili isolati, procedure di disconnessione ad alta tensione) prima di intervenire su qualsiasi circuito di raffreddamento della batteria di un veicolo elettrico. È necessario consultare le informazioni di assistenza del produttore per ciascun modello, poiché l'architettura di raffreddamento varia significativamente tra i diversi produttori.
Un guasto al sistema di raffreddamento della batteria di un veicolo elettrico può causare danni permanenti?
Sì. Eventi termici ripetuti, anche se il BMS impedisce un vero e proprio surriscaldamento incontrollabile, causano la deposizione di litio, la crescita accelerata dello strato SEI e lo squilibrio delle celle. Nel tempo, ciò si traduce in una perdita permanente di capacità che nessun aggiornamento software o ricondizionamento può invertire.
Con quale frequenza è necessario controllare il liquido di raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici?
La maggior parte dei produttori raccomanda di ispezionare il liquido di raffreddamento ogni 5 anni o 150,000 miglia, ma le officine dovrebbero controllare la presenza di contaminazione, il pH e il punto di congelamento ad ogni tagliando importante. I veicoli elettrici che effettuano ricariche rapide frequenti o che operano in climi estremi traggono vantaggio da controlli più frequenti del sistema termico.