Hoe laadproblemen met elektrische voertuigen diagnosticeren?

Het laadcircuit in kaart gebracht

In België zijn er voor het eerst meer elektrische wagens (inclusief hybride) verkocht dan wagens met een verbrandingsmotor. Die komen ook in de werkplaats terecht en vragen om nieuwe systeemkennis en competenties. Een van de grootste pijnpunten zijn problemen met het laden van de wagen. Werkt dit niet naar behoren, dan zal de wagen niet meer verder kunnen. In dit artikel nemen we samen met Educam de volledige laadkring onder de loep, vanaf het laadstation tot aan de batterij. Wat blijkt, vaak is niet het laadcircuit in de wagen, maar de laadkabel oorzaak van problemen.

Schoenmaker blijf bij je leest. Dat geldt ook voor laadtechnologie. Laadpalen aansluiten, configureren of repareren is het domein van elektro-installateurs. De kennis van garages moet zich toespitsen op alles wat er zich daarna afspeelt: van de kabel tot in de batterij. Dat maakt het voor de gebruiker niet altijd makkelijk om laadproblemen helemaal uitgespit te krijgen. Ligt het aan de laadpaal of aan de wagen? Vandaar dat het belangrijk is om de kennis rond laadtechnologie bij te schaven, de meeste zullen dit immers nog niet op de schoolbanken gezien hebben. Je moet weten hoe zo’n laadcircuit in elkaar zit, hoe het werkt en hoe er in de praktijk diagnoses gebeuren.

Met name de aparte opbouw van het elektriciteitsnet in België kan elektrische voertuigen parten spelen

Opbouw laadcircuit

Het laadcircuit in een wagen leest vrij eenvoudig. Het hart ervan is de hogespanningsbatterij. Deze krijgt haar energie van de on-board charger, een omvormer die de aangereikte stroom omzet van wisselstroom naar gelijkstroom. De on-board charger communiceert met zowel het laadstation als met het batterijmanagementsysteem in de wagen om correct te laden.

De communicatie naar buiten verloopt via twee lijnen. De Proximity Pilot (PP) zal detecteren of er een laadkabel aanwezig is. De Control Pilot (CP) zal instaan voor de ‘echte’ communicatie en aangeven dat de wagen klaar is om te laden en aangeven wanneer het laadvermogen bereikt is.

Dit laadcircuit wordt door autoconstructeurs bij het ontwerp van de wagen bijzonder goed afgeschermd. Voor dit doel gebruiken ze onder andere stroom- en temperatuursensoren. Als niet alle parameters 100% aan de verwachtingen voldoen, dan zal de Control Pilot communiceren dat er niet geladen kan worden. Meestal is het een alles-of-nietsverhaal: ofwel kan er 100% geladen worden ofwel helemaal niet. Safety first, we hebben immers te maken met hoge vermogens.

On-board charger

Er zijn twee manieren om op te laden. Wie de wagen thuis gewoon in het stopcontact steekt, zal met wisselstroom laden. Dat gaat trager, omdat er dan een extra omzetting moet gebeuren in de on-board charger. De communicatie verloopt door middel van modulatie op laagspanning.

De ‘gewone’ laadpalen werken eveneens met wisselstroom. Hier bepaalt de snelheid van de omzetting de laadsnelheid. Een enkelfasige on-board charger zal tot 7 kW kunnen verwerken, een driefasige tot 11 of 22 kW, waardoor ze op kortere tijd meer vermogen kunnen toevoegen.

Het daadwerkelijke laadvermogen hangt sterk af van de ladingstoestand, de interne weerstand en de temperatuur van de batterij. De on-board charger houdt continu rekening met al deze parameters, dit verklaart waarom de eerste 80% van de batterij vaak sneller gevuld raakt. Bij de snelladers kan het proces nog versneld worden door de on-board charger over te slaan en de batterij rechtstreeks met gelijkstroom op te laden.

Wat met de kabels?

Om de stroom vanuit het laadstation of het stopcontact naar de wagen te brengen, wordt gebruikgemaakt van laadkabels. Zij maken de verbindingen met de laadcontacten. De meeste fouten met laden vinden hier hun oorzaak. De laadcontacten en de laadkabels zijn immers de componenten die het het zwaarst te verduren krijgen. Er kan bijvoorbeeld corrosie ontstaan op de contacten, waardoor de overgangsweerstand verandert en het signaal niet langer 100% correct wordt doorgegeven. Daarnaast kan na verloop van tijd de kabel beginnen door te hangen, waardoor de contacten open blijven staan.

Hoe te werk gaan voor diagnose?

Zoals bij elk probleem met een wagen, wordt begonnen met het uitlezen van de foutcodes door middel van een diagnoseapparaat. Die zullen voor laadproblemen echter zelden verregaande inzichten aanreiken. Meestal gaat het niet verder dan melden dat er een laadprobleem was, ze bevatten zelden meer informatie over een mogelijke oorzaak.

Interessanter is dan het gebruik van een break-out box. Die past tussen het voertuig en de kabel, zodat je de kabel niet open hoeft te maken of erin te prikken voor goede metingen. Je kan dan de multimeter en de oscilloscoop bovenhalen om snel in kaart te krijgen wat er aan de hand is in het laadcircuit en in het digitale signaal van de Control Pilot.

Veelvoorkomende fouten

We beginnen met een fout die eigenlijk niets met het interne laadcircuit te maken heeft, maar waar er wel geregeld tegenaan gebotst wordt. Met name de aparte opbouw van het elektriciteitsnet in België kan elektrische voertuigen parten spelen. Op sommige locaties functioneert het netwerk op basis van 3x230V zonder neutrale geleider. Niet alle modellen kunnen hier even goed mee overweg. Dit resulteert erin dat bestuurders met hun voertuig soms wel op plaats X maar niet op plaats Y kunnen laden, of slechts monofasig kunnen laden. Belangrijk om in het achterhoofd te houden.

Daarnaast levert de kabel vaak problemen op. Dat kan je heel eenvoudig testen door op de Control Pilot het 12V-signaal te meten. Is dat niet aanwezig, dan kan je de fout bij de laadkabels of het laadstation zoeken.

In samenwerking met Educam, het kennis- en opleidingscentrum van de autosector en aanverwante sectoren (www.educam.be)

Cursus EV-laadtechnologie
Educam organiseert een eendaagse opleiding rond laadtechnologie. Die richt zich tot cursisten die al ervaring hebben met diagnosetechnieken in de werkplaats en zich willen verdiepen met het werken aan elektrische voertuigen. Er wordt op drie pijlers gewerkt. Eerst wordt de kennis rond het laadcircuit bijgeschaafd. Vervolgens reikt men de cursisten inzichten aan over hoe het laden precies werkt. In een derde stap wordt die theorie dan omgezet in de praktijk en wordt er in groep de mogelijke oorzaken onderzocht en een oplossing voorgesteld.