Hva som feiler først i en elbillader: Fire svake punkter

Spør en operatør hvilke deler av en lader som går i stykker, og svaret er sjelden en liste. Det er en historie om ett sted hvor viftene tettet seg, et annet hvor en kontaktor sveiset, og et tredje hvor kontakten ikke ville låse seg. Under disse historiene ligger en konsekvent rekkefølge, fordi de delene som feiler først, er de delene hvis stress akkumuleres raskest.

Den rekkefølgen er verdt å vite av to forskjellige grunner. For en operatør forutsier den hva som skal inspiseres og hva som skal holdes på lager. For en kjøper avslører det designbeslutninger som ellers er usynlige: hvor varmen går, hvor ofte kontaktoren opererer, og om delene som slites kan byttes ut av seg selv.

Hvorfor feilrekkefølgen er forutsigbar

Komponenter feiler gjennom ulike mekanismer, og hver mekanisme har sin egen klokke. Noen slites av temperatur, noen av driftssykluser, noen av mekanisk håndtering, og noen rett og slett av driftstid uavhengig av belastning.

En lader er en maskin som tilbringer mesteparten av livet sitt med å vente, og en liten del av den jobber hardt. Delene som belastes av ventingen — kondensatorer holdt på temperatur, tetninger utsatt for sol, elektronikk som går på tomgang — eldes kontinuerlig. Delene som belastes ved arbeid — kontaktorer, halvledere, kontaktpinner — eldes i rykk. Den klokken som går ut først definerer tjenestehistorikken til den modellen.

I praksis er den første klokken som går ut oftest termisk, og de delene som er mest følsomme for dette er de som holder energi.

Elektrolyttkondensatorer og temperatur

Elektrolyttkondensatorer lagrer energi på DC-bussen og jevner ut bølgene som konverteringstrinnene produserer. Inni dem slipper en flytende elektrolytt sakte ut eller brytes ned, og komponentens kapasitans synker mens dens indre motstand øker. Prosessen akseler med temperaturen, og det skjer bratt i stedet for forsiktig: en beskjeden økning i driftstemperatur forkorter levetiden betydelig.

Temperaturen som betyr noe er den ved kondensatoren, ikke den i værmeldingen. Inne i et skap kan luften være betydelig varmere enn utenfor, og inne i en modul er det enda varmere. En enhet med dårlig luftvei kan kjøre kondensatorene langt over omgivelsestemperaturen selv når stedet ser kjølig ut.

Her blir skaparkitektur en kjøpsfaktor. Ved å skille kontrollrommet fra kraftmodulene holdes varmesensitive elektronikk unna den varmeste luften, og de to kan også brukes uavhengig. Enheter i denne klassen plasserer ofte kontrolleren og effekttrinnet i separate rom nettopp av denne grunn; Oppsettet er synlig i oppsettet og verdt å spørre om når to produkter ellers ser like ut.

Det tidlige symptomet er ikke en fiasko. Det er en lader som når sin nominelle effekt saktere, eller som begynner å begrense utgangen på varme ettermiddager mens den oppfører seg normalt om morgenen.

Vifter, filtre og luftstrøm

Vifter feiler på to måter og begge er gradvise. Lageret slites, så viften roterer saktere eller blir støyende. Og innsugsfilteret fylles med støv, pollen og veigrus, så mindre luft beveger seg ved samme viftehastighet.

Ingen av dem vises som en feilkode. Begge vises som temperatur, som igjen vises som nedgradering, som igjen vises som en klage på langsom lading om sommeren. Kjeden er lang nok til at viften sjelden mistenkes.

Dette er argumentet for å behandle filtre som et planlagt element i stedet for en reparasjon. Et filter som byttes ut på en kalender koster lite; Et filter som står igjen til kabinettet derateres, har allerede forkortet levetiden til hver kondensator nedstrøms for det. Stedene varierer enormt i hvor raskt dette skjer: et kyst- eller industriområde laster et filter mye raskere enn en ren forstadsparkeringsplass, og et vedlikeholdsintervall som passer for det ene er feil for det andre.

Det er også argumentet for å se på hvordan et skap er arrangert for å kjøle ned. Et design som trekker omgivelsesluft gjennom et stort filter og forbi alle varmekilder, plasserer elektronikken i den skitneste og varmeste luften. Et design med separate veier, eller med kontrollseksjonen forseglet og avkjølt indirekte, fjerner denne eksponeringen på bekostning av en viss kompleksitet.

Kontaktorer og brytersykluser

En kontaktor er et relé bygget for store strømmer. Hver gang den lukker eller åpner under belastning, eroderer en lysbue kontaktene litt. På likestrømssiden er lysbuen vanskeligere å slukke enn på vekselstrøm, fordi likestrøm ikke passerer gjennom null, så slitasjen per operasjon er større.

Konsekvensen er at kontaktorens levetid måles i operasjoner i stedet for i år, og antall operasjoner avhenger av hvordan laderen styres. En enhet som åpner og lukker kontaktoren ved hver minste endring i et laststyringssignal, akkumulerer sykluser mye raskere enn en som lukker én gang per økt og forblir lukket til økten er over.

Dette er en av de mindre synlige forskjellene mellom to ladere med samme maskinvare. Kontrolllogikken avgjør hvor ofte de mekaniske delene beveger seg, og kontrolllogikken er sjelden på et datablad. Det er imidlertid noe en operatør kan utlede fra en sesjonslogg som registrerer kontakthendelser, eller fra en leverandør som kan beskrive byttepolitikken.

Symptomet på en slitt kontaktor er intermittent og frustrerende: økter som ikke starter, eller som avbrytes kort tid etter oppstart, uten noe konsekvent mønster. Fordi det er intermittent, blir det ofte feilaktig tilskrevet kjøretøyet eller kontakten.

Koblingslåser og kabelspenning

Kontakten er den eneste delen av laderen som publikum berører, og den behandles deretter. Den slippes ned på bakken, dras over kantsteiner, kjøres over, trekkes ut i en vinkel og tvinges ut når låsen ikke åpner seg rent.

Låsen er det første offeret. Når den svekkes, sitter kontakten ufullstendig, kontaktmotstanden øker, og pinnen blir varm. En hot pin produserer til slutt en økt som starter og deretter avbryter, eller en koblingskropp som misfarges. Feilen har gått fra å være en mekanisk irritasjon til en elektrisk feil, og den andre er mye dyrere enn den første.

Designvalg endrer kostnaden for dette. Et kontakthode som kan byttes uavhengig av kabelen, gjør en slitt lås om til et lite vedlikeholdsobjekt. En kontakt støpt på kabelen gjør den til en kabelerstatning. Spenningsavlastning der kabelen forlater huset har en lignende effekt: den flytter bøyingen bort fra lederne og kjølevæskebanen, hvis det finnes en.

Den fysiske utformingen har også betydning. En kabel som henger med hele vekten på kontakten, eller som ligger på bakken under hver økt, samler skade mye raskere enn en som støttes av en retraktor eller er lagret over bakken.

Design for derating i stedet for peak

Det finnes en designfilosofi som behandler den nominelle utgangen som normalt driftspunkt, og en annen som behandler den som et tak som sjelden nås. Den andre gir en maskin som varer lenger, og forskjellen er ikke en komponentoppgradering. Det handler om hvor hardt man skal kjøre delene i den alderen.

Å kjøre under maksimumet letter alle termiske mekanismer samtidig. Kondensatorer går kjøligere, viftene går saktere, halvledere har lavere overgangstemperaturer, og skapets egen varmebelastning synker. Kostnaden er en lavere topp for samme stykkliste, eller en større stykkliste for samme topp.

Dette er grunnen til at en nedgraderingskurve er et mer informativt dokument enn en overskriftsvurdering. Den angir betingelsene for at enheten trekker seg tilbake, og hvor mye. En enhet som holder sin verdi oppe til høy omgivelsestemperatur, forteller deg at den er designet med takhøyde. En enhet som begynner å trekke seg tilbake tidlig forteller deg det motsatte, og konsekvensene viser seg år senere i delene beskrevet ovenfor.

For en operatør er den praktiske tolkningen at en litt lavere vedvarende effekt kan levere mer energi over et år enn en høyere topp som kun oppstår om vinteren. For en kjøper som sammenligner to produkter, er spørsmålet ikke hvilket som når det høyeste tallet, men under hvilke betingelser de ene slutter å nå det. 60 kW likestrømstasjon publiserer sitt driftsomslag sammen med sin nominelle utgang av den grunn.

Ingenting av dette erstatter et vedlikeholdsregime. Det endrer hva regimet bør se på. Filtre og kjølevæskenivåer er kalenderelementer. Kontaktoratferd og sommernedgradering er trender å følge med på, ikke feil som må fikses. Koblingsbetingelsen er en daglig observasjon som en stedsbetjent kan gjøre på sekunder, mens en månedlig rapport ikke kan.

Vedlikeholdsdelen av dette bildet behandles separat i notatet om EV-ladevedlikehold, som dekker rutiner og registreringer snarere enn fysikken bak dem.