Ricordate la mia ID.3 e le sue celle difettose?. La mia Volkswagen, due anni e 60 mila km di vita, ha presentato un problema al suo pacco batteria. Un fatto raro, ma che può capitare. Due celle difettose hanno di fatto compromesso il funzionamento dell’intero pacco-batteria. VW ha posto rimedio attraverso la sostituzione, in garanzia, dei due moduli contenenti le due celle in questione. Molto interessante, perché determinato dal BMS (Battery Management System, il sistema che si occupa della gestione dei processi di carica e scarica delle celle del pacco batteria). E quindi dal lavoro di progettazione dell’auto stessa.
Il BMS Volkswagen? Con 2 celle difettose ha”tentato” l’impossibile…
Quando ho realizzato che un problema effettivamente c’era, in realtà l’auto presentava già una situazione difficile. Due delle 108 celle erano sostanzialmente compromesse. Ma il BMS tentava in ogni caso, in ogni modo, di “ricorrere” le celle a più bassa tensione. Per capire se fosse possibile recuperarle. L’effetto era di fatto un estremamente accentuato vampire drain. Ovvero, lasciando l’auto parcheggiata, nonostante VW ID.3 non preveda alcun servizio attivo ad auto ferma (se non il monitoraggio dello stato di carica e la possibilità di controllare il clima), questa si scaricava al ritmo di 1/1,5 punti percentuali al giorno. Davvero tanto. Perché? Beh, il BMS tentava di rincorrere le celle compromesse. Senza riuscirci. Ma non era detto. E quindi, ben venga…
Le celle sostituite? Me le aspettavo diversamente
Una volta che l’officina Dorigoni di Trento è intervenuta, sostituendo i due moduli contenenti le celle interessate, mi sarei aspettato che i moduli in corrispondenza delle celle difettose presentassero un livello di tensione più elevato. In realtà è successo il contrario. La rilevazione, attraverso l’utilizzo di PKC (Power Check Control), è stata effettuata in corrispondenza della riconsegna dell’auto. Se osservate bene, le celle “nuove” presentano un livello di tensione leggermente inferiore alle altre. Le spiegazioni possibili di questo sono molteplici. La mia personale interpretazione è stata che Volkswagen abbia utilizzato celle ricondizionate. Come è altamente auspicabile che succeda! E che quindi, per questo motivo, le celle avessero una tensione leggermente più bassa. Ma forse questa non è la spiegazione…
Il BMS Volkswagen: il prof. Ceraolo e l’ipotesi dell’equalizzazione
“Sono in particolare anch’io rimasto incuriosito dal fatto che i due moduli sostituiti presentassero una tensione un po’ inferiore a quella degli altri. Oltre alla sua ipotesi ce ne potrebbe essere un’altra: l’equalizzazione. Le batterie al litio vengono periodicamente “equalizzate” per bilanciare il loro stato di carica. Le modalità e la periodicità con cui si fa questa operazione sono proprietà intellettuale e difficilmente vengono dichiarate al pubblico. Però, se la mia interpretazione fosse giusta, alla prossima equalizzazione la disparità osservata nelle tensioni dovrebbe scomparire.“. Queste le parole del professor Massimo Ceraolo, Full Professor of Electric Power Systems presso l’università di Pisa. E… indovinate un po’? Aveva ragione. Come vedete dalla nuova rilevazione effettuata grazie a PKC, le differenze sono ancora appena rilevabili ma si sono parecchio appianate. Il prof aveva ragione. Il BMS ha continuato a lavorare per appianare le differenze tra le celle. E, ad oggi, la situazione è in sostanza la stessa alla quale potremmo assistere se non avessimo effettuato sostituzioni. Davvero incredibile. E molto apprezzabile.
Conclusioni – Non solo chimica e tecnica, ma tanta tanta programmazione e logiche di utilizzo ben ponderate al servizio dell’auto elettrica. E su questo Volkswagen ha evidentemente investito parecchio. Spesso, amici, la tecnologia va oltre ciò che vediamo. E c’è chi lavora, e parecchio, affinché l’esperienza d’uso (anche in caso di problemi) sia migliore di quanto possiamo immaginare.
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- Il BMS Volkswagen
Un po’ non capisco questa forsennata ricerca dell’EV perfetta.
Un po’ di pazienza, ci si arriverà per gradi.
Ed ogni nuovo grado avrà i propri acquirenti e, talvolta qualcuno invogliato dalla novità, cambierà l’auto prima del previsto.
Qualcun altro lo farà per evitare sempre i soliti piccoli problemi…
Un po’ alla volta, con calma.
Marketing.
O forse qualcuno pensa che lavorino per la soddisfazione del cliente?
Solito apprezzabile articolo di Paolo Mariano. Molto istruttivo, grazie!
Ma allora capisco ancora meno perché l’assistenza alla guida per la gestione dei rifornimenti sia così penso, una cosa semplice che una squadretta di informatici neolaureati sarebbero capacissimi di fare ed è la seguente:
Collegare l’indicatore dell’autonomia con il navigatore, in modo che l’autonomia sia calcolata in base alla destinazione selezionata tenendo conto delle altimetrie e della presumibile velocità media delle strade che si andranno a percorrere
Nemmeno io lo capisco, Bernardo.
Capisco che il dato dell’indovinometro non possa essere reale quando l’auto (il navigatore) non sa dove stiamo andando. Ma quando la destinazione è impostata sul navigatore, l’indovinometro dovrebbe poter tenere conto di quanto già calcolato dal navigatore.
l’indovinometro non utilizza i dati del navigatore, semplicemente stima l’autonomia sulla base di un algoritmo che mette in media mobile i consumi dei trip precedenti.
Di fatto, il calcolo dell’autonomia è una stima autoadattativa, che dipende dal tipo di utilizzo del veicolo, quindi dipende fortemente dalla velocità media che si adotta, ma non utilizza calcoli predittivi.
Quanto, almeno nella maggior parte dei veicoli oggi in produzione.
Certo. Esatto. Quello che sto dicendo io è: accettabile (anche se personalmente lo trovo inutile e dannoso) che l’indovinometro, quando il navigatore non è impostato, stimi l’autonomia sulla base di un algoritmo che metta in media mobile i consumi passati. Ma nel momento in cui il navigatore viene impostato, e quindi l’auto sa dove stiamo per andare e quanto consumeremo, sarebbe utile trasferire l’informazione a display e mostrare, per una volta, un dato sensato.
Certamente, è possibile, tanto più che oggi si utilizzano tecniche di tracking dei percorsi ottimi, con sistemi di navigazione avanzati denominati “Orizzonte Elettronico”. E gli algoritmi di intelligenza artificiale (Machine Learning) permetterebbero di estrarre le caratteristiche di stile di guida di ogni singolo conducente, in diverse condizioni di traffico e di percorso, rendendo gli stimatori di autonomia molto più affidabili.
Probabilmente i costruttori stanno sottostimando il valore che gli automobilisti elettrici attribuiscono a questa informazione e non stanno investendo a sufficienza nello sviluppo di questi nuovi algoritmi.
@Michele. Waze già lo fa: calcola l’e.t.a. (ovvero il tempo mancante all’arrivo), oltre che sulle condizioni del traffico, anche sulla base delle tue guide precedenti e del tuo stile di guida (anche se ho il sospetto che si rifiuti comunque di superare i limiti di velocità a lui noti anche quando vengono mediamente ignorati). Sarebbe semplice trasferire entrambe le informazioni nella stima dell’autonomia (chissà se le auto basate su Android Automotive già lo fanno … Probabilmente sì ma devo indagare …)
/// collegare l’indicatore dell’autonomia con il navigatore, in modo che l’autonomia sia calcolata in base alla destinazione selezionata tenendo conto delle altimetrie e della presumibile velocità media delle strade che si andranno a percorrere \\
/// oggi si utilizzano tecniche di tracking dei percorsi ottimi, con sistemi di navigazione avanzati denominati “Orizzonte Elettronico” \\\
In effetti la moderna gestione “cartografica” dei viaggi, che riesce a tenere conto di tutte le variazioni altimetriche di un percorso, potrebbe permettere un calcolo molto piú preciso dell’autonomia residua e delle ricariche necessarie. Tanto meglio per gli sviluppatori di programmi indipendenti.. Un esempio di ottimizzazione del consumo in base al percorso da parte di un camion (termico) https://www.man.eu/it/it/camion/sistemi-di-assistenza/tempomat-su-base-gps/man-efficientcruise.html
Io non lo capisco proprio e lo dico da programmatore.
Nel momento in cui inserisco una destinazione nel navigatore e mi dici a che ora arriverò, hai ipotizzato che io vada alla velocità massima possibile in base ai limiti e alle condizioni di traffico di quel momento, quindi sei in grado di calcolare il consumo che avrò, aggiungendo soltanto il profilo altimetrico (che è già compreso nella cartografia).
Non si pretende che si tenga conto di tutto (Tesla mette nel computo il numero di occupanti, lo sa dai sensori dei sedili, la temperatura richiesta interna correlata a quella esterna, la pressione delle gomme, la previsione dell’intensità e direzione del vento e, ma non si sa, forse anche lo stile di guida del profilo guidatore) ma i dati di base sì. E’ incomprensibile.
Io personalmente non tengo l’indicazione in chilometri, ma in percentuale.
Mi meraviglierei se un BMS non facesse ciò che ha fatto quello della ID.3. Siccome il BMS conosce per davvero lo stato di salute di tutte le celle, mi aspetto che quando incontra uno stato anomalo faccia qualcosa in più che non accendere una spia avaria sul display. L’equalizzazione mi sembra il minimo, meno simpatico l’effetto in base al quale per 2 celle rotte l’autonomia risultava decurtata della metà: non so se il limite è nel BMS o nel pacco batteria ma non mi sembra molto sensato come comportamento, ma magari sbaglio io.
Piuttosto mi deve essere sfuggita la notizia di VaiElettrico in cui si comunicava il richiamo di 10130 ID3 e ID4 destinate al mercato europeo e prodotte nel 2020, richiamo relativo ai moduli batteria potenzialmente difettosi, moduli che verranno controlli in officina ed eventualmente sostituiti, con un fermo auto di 2 giorni (non so se collegato col problema riscontrato da Paolo). Tra l’altro mancano un po’ di dettagli: ad esempio sarebbe utile capire come la VW intende individuare i moduli difettosi, mi pare di aver capito (ma potrei sbagliare!) che si limiterà a un check delle celle (e, ipotizzo, anche dei log del bms, sempre che il bms memorizzi i log) e se ne troverà di anomale le sostituirà. Se l’approccio fosse questo, però, verrebbero riconsegnate auto che potenzialmente sono ancora affette dal problema che semplicemente non si è ancora presentato (magari perché il chilometraggio è stato molto basso e le celle non hanno ancora ceduto), col rischio che il problema si possa presentare nel momento meno opportuno (ad esempio durante un viaggio di lavoro in Europa).
A celle “bilanciate”, l’autonomia è rimasta la stessa? sono test allo stesso stato di carica?
articolo interessante che andrebbe approfondito con qualche dato.
Si, l’autonomia è rimasta la stessa.
Il produttore di PKC afferma che non è necessario effettuare il test allo stesso stato di carica.
Poichè lo stato di carica è una stima, non una misura, ed è normalizzato al valore di 100% a fine carica, lo stimatore di autonomia non evidenzia differenze significative.
Ma, nell’utilizzo pratico, si ottiene una autonomia superiore se le celle sono bilanciate: per ragioni di sicurezza funzionale delle celle, l’autonomia effettiva è vincolata alla prima cella che raggiungerà la tensione minima ammessa, in scarica. E questo è esattamente quello che è accaduto quando i due moduli della sua ID.3 si sono sbilanciati.
Il prof con ferma il mio commento, a margine del suo posto sulla riparazione della ID3. Ogni costruttore adotta algoritmi di regolazione proprietari, ma i principi di base sono comuni a tutti.
Michele Pennese 8 Settembre 2022 at 14:08
Circa la nota tecnica di Paolo Perotti.
I due moduli mostrano celle allineate su un livello di tensione lievemente più basso, ed è bene e corretto che sia così.
Il trasporto di celle e moduli avviene con una capacità di carica limitata, tipicamente al 30%, in ragione della norma UN 38.3.
Intervenendo a sostituire i moduli difettosi, certamente è stato effettuata una procedura di allineamento, in difetto, per ragioni di sicurezza elettrica ed operativa.
Sarà l’elettronica di BMS a completare il bilanciamento, e per questo invito Paolo (Mariano) a contravvenire il suo principio di ricaricare limitandosi all’80%, per portare tutti i moduli / cella a fine carica 100% e rendere possibile l’operazione di bilanciamento.
Nessun principio di ricaricare limitandomi all’80%. La mia auto viene ricaricata al 100% quasi ogni giorno. Semplicemente quando è carica al 100% la utilizzo. E non resta mai a lungo carica al 100%.
Buongiorno Paolo, confermo che il bilanciamento avviene nella fase finale di ricarica e, soprattutto, a ricarica completata, con successiva scarica selettiva delle celle in eccesso di energia, e ricariche a bassissima potenza per il riallinemanto delle tensioni / energie.
A prescindere, io mi riferiva alla prima parte del commento, in particolare al fatto che le celle dei nuovi moduli presentassero tensioni inferiori alle altre.
Un caro saluto e buona domenica elettrica.
Solo una precisazione, il bilanciamento delle celle, per tutte le EV, avviene solo se caricate in AC.
Con la carica in DC ( fast ), il bilanciamento non viene effettuato nemmeno se caricata fino al 100%
Una vera bomba che fa’ scoppiare le batterie…
Il BMS avrebbe fatto scoppiare le batterie? Di cosa sta parlando?
Dev’essere il problema del “gomito alzato”, nulla di preoccupante.
Ne soffrono in molti.