Os profissionais de serviços automotivos são bem versados em como os veículos com motor de combustão interna devem ser atendidos, desde filtros e velas de ignição até fluidos em vários sistemas. Uma das coisas mais atraentes para os compradores de veículos elétricos é a perspectiva de não precisar de nenhuma manutenção. No entanto, isso não é exatamente verdade.
Principais lições
- Os sistemas de refrigeração de baterias de veículos elétricos — refrigerados a líquido ou a ar — controlam diretamente a temperatura da bateria e, portanto, a autonomia, a velocidade de carregamento e a capacidade a longo prazo.
- A degradação do líquido de arrefecimento, os baixos níveis de fluido e as passagens bloqueadas são as falhas mais comuns no sistema de arrefecimento de veículos elétricos.
- As oficinas precisam de EPIs adequados para veículos elétricos e de procedimentos de segurança para alta tensão antes de abrir qualquer circuito de refrigeração em uma bateria.
- As ferramentas de serviço para veículos elétricos da Midtronics integram dados térmicos para fornecer aos técnicos uma visão completa da saúde da bateria, juntamente com o desempenho do sistema de arrefecimento.
Um dos sistemas que ainda requer atenção de vez em quando é o sistema de refrigeração. Ele não funciona da mesma forma que o sistema de refrigeração de um veículo ICE, mas ainda está presente em um EV em alguma capacidade. Como profissionais do setor automotivo, saber como e quando fazer a manutenção desses sistemas é um benefício significativo para seus clientes e para a saúde de seus veículos.
Tipos de tecnologias de resfriamento de bateria EV
Coisas interessantes estão chegando em termos de resfriamento de baterias com tecnologias como materiais de mudança de fase – significando literalmente materiais que mudam de sólido para líquido para transferência de calor. Mas para a tecnologia atual prevalecem dois tipos: sistemas de refrigeração a ar e sistemas de refrigeração líquida. Esses sistemas de gerenciamento térmico de bateria, ou BTMS, retiram o calor excessivo da bateria e o dispersam.
O que sabemos sobre os VEs é que o calor é um assassino. Se a temperatura subir muito e muito rápido, pode ocorrer fuga térmica. Mas com o tempo, o calor pode acelerar a degradação, causando perda de autonomia e diminuindo a eficiência e o desempenho da bateria.
Sistemas de resfriamento de ar
Tal como os métodos de refrigeração em muitas motocicletas e carros dos primeiros modelos, a refrigeração a ar também tem o seu lugar nos veículos elétricos. Ele depende da circulação de ar para dissipar o calor das baterias EV, da mesma forma que o ar passa pelas aletas dos cilindros de uma motocicleta. Embora tenha um design simples, o resfriamento a ar tem limitações em condições extremas de temperatura e pode não ser capaz de acompanhar o calor gerado pela descarga da bateria junto com a temperatura do ar ambiente.
O resfriamento a ar está atualmente em uso em um pequeno segmento do mercado, mas como não é o mais eficiente, provavelmente não terá uma adoção muito mais generalizada.
Sistemas de resfriamento de líquido
Em contraste, os sistemas de refrigeração líquida são um método predominante usado para regular a temperatura das baterias EV. Eles circulam o líquido refrigerante pela bateria, ajudando a manter a temperatura ideal para melhor eficiência e durabilidade da bateria. É mais complexo que os sistemas refrigerados a ar e adiciona o peso dos componentes adicionais e do líquido ao sistema. Além do mais, a introdução de um líquido num ambiente eletrificado deve ser feita com extremo cuidado, por razões óbvias.
É a tecnologia de resfriamento mais comumente adotada para baterias de veículos elétricos, usada por praticamente todas as montadoras que já possuem modelos elétricos em produção. Está comprovado e é o estilo que provavelmente permanecerá na vanguarda da próxima geração.
Manutenção de sistemas de gerenciamento térmico de baterias EV
Entre os fabricantes de veículos elétricos, é necessário que o sistema de refrigeração líquida seja inspecionado rotineiramente quanto à condição e ao pH, com alguns sugerindo anualmente, enquanto outros exigem isso a cada dois anos. Esses sistemas normalmente usam tubos nos módulos de bateria ou ao redor deles, absorvendo o calor deles para que possa ser transferido para o ar. Ao contrário dos veículos ICE, porém, os aditivos e outros produtos químicos no fluido não se degradam da mesma forma, pois quase sempre é apenas um metal com o qual entram em contato, limitando a reação.
Ainda assim, o líquido refrigerante eventualmente precisará ser trocado na maioria dos EVs e, embora seja muito mais raro do que nos veículos ICE, também há potencial para vazamentos no sistema. Estas são ambas as razões pelas quais um VE precisará fazer uma visita para manutenção profissional.
Os sistemas de refrigeração a ar, por outro lado, são quase todos passivos em design. O fluxo de ar sobre a bateria durante o movimento tem como objetivo manter a bateria dentro dos parâmetros operacionais normais. A manutenção de rotina envolve apenas garantir que os dutos de ar que transportam o ar sobre a bateria sejam mantidos desobstruídos.
Dito isso, a manutenção de longo prazo para baterias EV refrigeradas a ar pode envolver muito mais. As falhas dos módulos são mais comuns porque as temperaturas podem causar danos, e não é incomum substituir módulos individuais ou completar baterias a tempo. Quando for esse o caso, o balanceamento do módulo de bateria é necessário.
Frequência de manutenção BTMS
Para sistemas EV BTMS refrigerados a líquido, os intervalos de manutenção são determinados pelo fabricante. Na indústria, as diferenças de projeto, bem como a química dos fluidos, influenciarão a frequência com que o líquido refrigerante precisa ser lavado e abastecido. Alguns fabricantes estão confiantes de que seu líquido refrigerante nunca precisará ser substituído, a menos que seja necessário um reparo, mas outros estabeleceram intervalos de quilometragem.
Algumas marcas importadas especificam um intervalo de 80,000 milhas, que é aproximadamente a cada cinco a seis anos para o motorista médio. Outros estão em torno da marca de oito anos, aproximadamente o período em que a garantia da bateria exigida pela EPA expira. Outros ainda recomendam a troca do fluido a 150,000 milhas, ou aproximadamente 10 a 12 anos após a entrada em serviço do veículo.
No entanto, as trocas de refrigerante não são os únicos serviços EV BTMS que os revendedores devem estar preparados para realizar. As verificações de integridade da bateria EV podem ser incluídas no cronograma de manutenção de rotina ou oferecidas em circunstâncias como reclamações de autonomia reduzida ou quando o carro for revendido.
Quando a saúde de uma bateria está em questão, pode ser necessária a substituição do módulo e o balanceamento do módulo antes de ser colocado novamente em serviço. Para baterias resfriadas a ar, os casos de um módulo defeituoso são geralmente maiores e esses tipos de serviços são mais comumente necessários. Espere que os carros de 10 a 15 anos sejam aqueles para os quais este serviço é mais necessário.
Por que é importante para oficinas de serviços
Uma frota de veículos cada vez mais elétricos pode parecer que vai afastar o negócio das oficinas de reparação, mas ainda há serviços que serão necessários, como o sistema de refrigeração e reparações relacionadas com a gestão térmica e baterias defeituosas. Estar preparado para responder a esses tipos de preocupações é o segredo.
Os técnicos devem ser treinados sobre como trocar com segurança o líquido refrigerante nos modelos. Certifique-se de ter o equipamento para fazer a manutenção dos sistemas de gerenciamento térmico de baterias, de preferência de vários fabricantes diferentes. E com equipamentos como o Balanceador de módulo de alta tensão xMB-9640, você estará preparado para balancear os módulos de maneira confiável.
Perguntas frequentes
Por que o resfriamento da bateria é tão importante em veículos elétricos?
As baterias de íon-lítio são extremamente sensíveis à temperatura. Temperaturas muito altas aceleram as reações eletroquímicas, podendo danificá-las; temperaturas muito baixas provocam picos de resistência interna, reduzindo a potência e a capacidade de carga. O sistema de gerenciamento térmico mantém as baterias na faixa ideal de 15 a 35 °C durante a operação e o carregamento.
Quais são os sinais de um sistema de refrigeração de bateria de veículo elétrico com defeito?
Os indicadores comuns incluem redução da autonomia sem explicação, velocidades de carregamento rápido em corrente contínua mais lentas, avisos térmicos mais frequentes no painel, odores incomuns de líquido de arrefecimento e vazamentos visíveis de líquido de arrefecimento perto do compartimento da bateria. Alguns veículos elétricos reduzem a potência quando o sistema de arrefecimento está comprometido para proteger a bateria.
O líquido de arrefecimento da bateria de um veículo elétrico é o mesmo que o líquido de arrefecimento do motor?
Não. Os circuitos de refrigeração das baterias de veículos elétricos utilizam um fluido refrigerante dielétrico ou de baixa condutividade, formulado especificamente para evitar curtos-circuitos caso um pequeno vazamento entre em contato com os componentes da bateria. O uso de anticongelante comum em um circuito de refrigeração de veículo elétrico pode criar sérios riscos à segurança.
Que tipo de treinamento os técnicos precisam para fazer manutenção em sistemas de refrigeração de veículos elétricos?
Os técnicos precisam de certificação de segurança para alta tensão (luvas com classificação de 1000 V, ferramentas isoladas, procedimentos de desconexão de alta tensão) antes de mexer em qualquer circuito de refrigeração da bateria de um veículo elétrico. As informações de serviço do fabricante original devem ser consultadas para cada modelo, pois a arquitetura de refrigeração varia significativamente entre os fabricantes.
Uma falha no sistema de arrefecimento da bateria de um veículo elétrico pode causar danos permanentes?
Sim. Eventos térmicos repetidos — mesmo que o BMS impeça o superaquecimento total — causam deposição de lítio metálico, crescimento acelerado da camada SEI e desequilíbrio das células. Com o tempo, isso resulta em perda permanente de capacidade que nenhuma atualização de software ou recondicionamento pode reverter.
Com que frequência o líquido de arrefecimento da bateria de um veículo elétrico deve ser inspecionado?
A maioria dos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) recomenda a inspeção do líquido de arrefecimento a cada 5 anos ou 150,000 km, mas as oficinas devem verificar a presença de contaminação, o pH e o ponto de congelamento em todas as revisões importantes. Veículos elétricos que são carregados rapidamente com frequência ou que operam em climas extremos se beneficiam de verificações mais frequentes do sistema térmico.