Conheça os conceitos básicos de diagnóstico de sistemas de eletrificação automotiva, sequência de trabalho e orientações para se atualizar e receber veículos elétricos e híbridos em sua oficina
Dando continuidade às nossas Colunas MecânicoPro voltadas ao diagnóstico automotivo, nesta oportunidade vamos introduzir o tema do diagnóstico em sistemas de eletrificação, incluindo os modelos híbridos e elétricos. Não é novidade que as tecnologias automotivas estão avançando de forma muito acelerada. Assim como não é novidade também que, uma vez que estas novas tecnologias são lançadas no mercado, não passa muito tempo até começarem a bater às portas das nossas oficinas. Neste sentido, a ideia aqui é introduzir alguns conceitos para aqueles que se interessam pelo tema de eletrificação automotiva e, desta forma, começar a analisar a forma com a qual se realizam os diagnósticos neste tipo de sistema.
Provavelmente, o primeiro pensamento que surge a um técnico quando falamos de qualquer tipo de serviço ou intervenção em sistemas de eletrificação está relacionado com os riscos que a presença da alta tensão e as elevadas correntes presentes neste tipo de sistemas oferecem. Se for este o seu pensamento na hora ler o título deste material, parabéns, porque realmente segurança é um tema central o qual nunca poderá ser deixado de lado ou negligenciado quando o assunto for veículos híbridos ou elétricos.
A boa notícia é que a lógica do diagnóstico não difere muito com relação aos passos já conhecidos e praticados por um bom técnico de diagnóstico – estou falando da sequência lógica, mas não especificamente dos procedimentos, ok?
E falando em procedimentos, aqui sim devemos fazer uma parada estratégica para dizer: procedimentos de trabalho representam para estas tecnologias, e para todas as que serão lançadas no futuro, o único caminho a seguir por parte de um técnico automotivo. Não há espaço para improvisações ou teste de acerto e erro. Na verdade, neste caso, se erra só uma vez.
E dentro dos procedimentos a serem seguidos, os mais importantes sem lugar a dúvidas, são todos aqueles relacionados às instruções de segurança. Nesta coluna, não vamos descrever os procedimentos de segurança até porque eles são muito específicos e, inclusive, antes de seguir com eles, os técnicos devem contar com a certificação da norma NR10 vigente. Mas fica aqui o alerta com relação a este ponto.
SEQUÊNCIA DE TRABALHO
Muito bem, falamos que a sequência em termos gerais seguia uma linha de trabalho muito similar aos diagnósticos em sistemas eletrônicos de veículos convencionais, não foi? Então, vamos detalhar quais seriam estes passos:
1) Instruções e procedimentos de segurança;
2) Diagnóstico eletrônico;
3) Análises de informações técnicas;
4) Medições adicionais.
Como já mencionamos o tópico da segurança, vamos continuar pelo Diagnóstico Eletrônico, o qual, assim como em um veículo convencional, é realizado com scanners automotivos. E neste sentido, podemos dizer que a tarefa da comunicação com scanners em veículos híbridos e elétricos não apresenta diferenças no sentido da conexão do equipamento: esta ação continua sendo realizada através de um conector normalizado OBDII.
Mas, quando falamos de um veículo híbrido por exemplo, devemos considerar que ele conta com dois sistemas para o controle do Powertrain: um sistema para controlar o motor a combustão e outro sistema para controlar os motores elétricos de tração (máquinas elétricas). Já quando nos referimos aos veículos 100% elétricos, tudo fica mais simples porque existem apenas os motores/geradores elétricos como os responsáveis pelo trem de poder do veículo.
DIAGNÓSTICO ELETRÔNICO
Com relação ao diagnóstico com scanner, a disponibilidade das informações vai variar de acordo com o veículo, assim como, de acordo com a capacidade de comunicação de cada scanner. Mas, como sempre falamos, um scanner não “inventa” informações: simplesmente as apresenta na tela em forma de parâmetros de funcionamento ou códigos de falha, para que o técnico possa os interpretar com base no conhecimento adquirido com relação ao sistema, assim como, com a confrontação destes valores em relação à informação técnica disponível, a qual para estes casos deve ser de uma fonte totalmente confiável.
Geralmente quando o scanner conta com acesso ao sistema específico do veículo, os dados fornecidos pelo fabricante são bastante completos (falando em termos gerais, é claro). Mas neste sentido, se tomarmos como exemplo um veículo híbrido de presença regular no mercado como o Toyota Prius, veremos que é possível obter leituras de parâmetros de funcionamento do sistema de alta tensão que vão desde a bateria HV, passando pelos motores elétricos MG1 e MG2, inversor/conversor, assim como outros acessórios suportados pelo sistema de alta tensão como por exemplo o compressor de ar-condicionado.
No momento que se realiza a conexão eletrônica entre a ECU e o scanner de diagnóstico, a primeira informação que aparecerá na tela será um aviso de alerta de segurança, informando que o técnico está prestes a interagir com um sistema de alta tensão – mesmo que neste momento seja somente através de um computador, este aviso estará sempre presente. Isto acontece porque o técnico deve estar consciente o tempo todo, e confirmar com um termo de aceite eletrônico (Flag) que, para este tipo de ação, o técnico conta com treinamentos, específicos em sistemas de eletrificação veicular, certificações de normas de segurança (para o caso do Brasil norma NR10), e informações técnicas específicas do veículo.
Sem estes pré-requisitos, não adianta seguir em frente arriscando a integridade física do técnico e inclusive de outras pessoas que possam ocasionalmente estarem por perto; por este motivo, os scanners deixam este termo de aceite para ser lido e aprovado antes de avançar. A partir desse momento, o técnico e o responsável técnico pela oficina assumem todas as responsabilidades, incluindo as judiciais.
A boa notícia neste sentido, é que no Brasil, já existem formas de se preparar para este novo mercado de eletrificação veicular, tanto se certificando com a norma NR10 como com cursos específicos para os diferentes níveis de eletrificação veicular oferecidos por empresas sérias como a Bosch, para citar um exemplo.
E reforçando o ponto da necessidade de contar com experiência específica em sistemas de eletrificação para utilizar um scanner de utilização regular em oficinas, esta situação se explica basicamente porque (se bem não existe um risco explícito na realização de leituras de parâmetros de funcionamento ou códigos de falha) existem outros testes feitos via scanner os quais envolvem o acionamento de atuadores, os quais requerem especial atenção em termos de segurança.
Muito bem, agora voltando ao que é possível fazer com um scanner em um veículo híbrido ou elétrico, vamos reforçar um conceito o qual vale para qualquer tipo de diagnóstico que envolva sistemas eletrônicos, ou seja, que envolva a participação de softwares; ou seja isto vale para qualquer tipo de veículos: um scanner é uma ferramenta a qual essencialmente permite a identificação de padrões funcionais. Provavelmente vocês devem estar pensando, “espera aí, Diego, explica um pouco melhor isso”.
Encontrar padrões funcionais é a forma utilizada para diagnosticar softwares, aquilo que muitas vezes chamamos de estratégias de funcionamento, não são nada mais e nada menos que padrões funcionais os quais se encontram “hospedados” dentro de uma programação digital. Basicamente trata-se de uma relação de condicionais, por exemplo, se a temperatura está baixa, o tempo de injeção ficará mais elevado. Isto é apenas um exemplo dos condicionais aos quais estou me referindo: a forma mediante a qual um evento afeta a outro, ou a outros. Agora imaginem que tudo isso se encontra programado em milhares de linhas de código e imaginem também todos os eventos que podem acontecer durante o funcionamento de um veículo.
É claro que há eventos mecânicos, eletrônicos, físicos ou químicos que podem ser monitorados e controlados nessa lógica dos condicionais, mas há outros que não – seja por limitação técnica ou pelo custo de colocar tantos sensores e fazer programações extremamente complexas. E eu diria “ainda bem que é assim”, já que desta forma, o valor do técnico automotivo em termos de conhecimento e experiência é extremamente relevante para o mercado.
Dito isso, quando falamos em diagnóstico eletrônico, devemos começar a considerar que não estamos diagnosticando o veículo e seus sistemas em si. Na verdade, estamos analisando os padrões funcionais de um software e a partir deles vamos tirar nossas conclusões para realizar um diagnóstico.
Desta forma, analisando esses padrões funcionais, será possível identificar se a eletrônica está efetivamente realizando de maneira eficiente, a tarefa de controlar uma máquina. É claro que, para encontrar padrões funcionais, é necessário conhecê-los previamente. Quando estes padrões não são parte do conhecimento do técnico, existe sempre a possibilidade de que eles sejam confundidos com uma falha por citar um exemplo.
Nas figuras que seguem abaixo, é possível ver as telas de um scanner as quais apresentam valores, parâmetros de funcionamento e padrões funcionais, com base em um exemplo aplicado a um Toyota Prius Geração III.
A Figura 1 traz o exemplo da primeira comunicação do scanner com um veículo híbrido ou elétrico, alertando ao técnico com relação às instruções de segurança as quais devem ser seguidas em todos os casos sem exceções.
Já a Figura 2 traz o exemplo de funcionalidades disponíveis para leituras e testes com scanner de diagnóstico, especificamente no sistema de comando híbrido 3.0 do Toyota Prius GIII.
Neste exemplo da Figura 3, é possível ver claramente o nível de detalhes das informações disponíveis através do software de diagnóstico.
Mediante a utilização do scanner, é possível obter leituras individuais das tensões de cada banco de baterias (bateria de alta tensão), assim como, a resistência interna de cada um dos blocos. O controle dos parâmetros específicos da bateria HV, como mostra a Figura 4, é um ponto crítico em veículos híbridos e elétricos, sendo necessário o monitoramento de valores individuais de tensão, temperatura, resistência interna e nível de corrente disponível.
O comando híbrido (inversor/conversor) atua como uma interface entre o circuito de baixa tensão (12 Volts) e os componentes da alta tensão (bateria HV, motores elétricos MG1/ MG2 e unidade híbrida). Desta forma, acessando via software de diagnóstico, é possível visualizar as informações de acionamento dos motores elétricos, consumos elétricos, informações de torque, RPM, tensões elétricas disponíveis, entre outras informações.
É importante lembrar que toda a inteligência do sistema (a lógica eletrônica), se encontra suportada dentro do circuito de baixa tensão. Desta forma, toda vez que utilizarmos um scanner, acessaremos uma unidade de controle eletrônico (ECU) a qual, tal como que em um veículo convencional, monitora todas as funções do sistema do Powertrain. Isto quer dizer que, em veículo híbrido ou elétrico, diante da falta de tensão na bateria de 12 V, o veículo não entra em funcionamento porque não há nenhum comando “inteligente” que possa ser feito.
ANÁLISE DE INFORMAÇÕES TÉCNICAS
Continuando com a sequência de diagnóstico, o próximo passo a ser feito corresponde à análise das informações, e neste ponto, é necessário destacar novamente a importância desta ação, realizando mais um alerta com relação ao tipo de informações e à precisão delas.
Este tema foi sempre crítico, mas agora ganha mais relevância ainda, porque sem informações e procedimentos de trabalho precisos – os quais por sua vez são específicos para cada marca e modelo de veículo – não é possível iniciar qualquer tipo de intervenção em sistemas de alta tensão, seja este um veículo híbrido ou elétrico.
O tema é realmente sério. Em um veículo que trabalha com altas tensões (acima de 500V), mas principalmente com correntes muito elevadas (40 ou 50 ampères), não há espaço para erros: qualquer incidente ou acidente durante uma intervenção inapropriada neste tipo de sistema, não só a integridade física estaria comprometida como os riscos de morte aos quais um técnico estaria se submetendo seriam muito elevados, realmente inaceitáveis.
Por este motivo, aquelas iniciativas temerárias que costumávamos ver quando a gente se enfrentava a uma nova tecnologia, realmente não são nada bem-vindas dentro deste novo tipo de tecnologias.
Por isso, mais uma vez e sem medo de me tornar cansativo com este tema, os pré-requisitos das normas de segurança (NR10), equipamentos de proteção individual (EPIs), assim como a capacitação técnica específica para o correspondente nível de intervenção (existem 3 níveis de capacitação em sistemas de eletrificação veicular), junto com as informações técnicas, equipamentos de teste e ferramentais apropriados para sistemas de eletrificação veicular, não são elementos opcionais: são todos requerimentos obrigatórios para fazer este tipo de intervenção de forma profissional e principalmente segura.
Agora, voltando o tema das informações técnicas, estas devem ser primordialmente de uma fonte segura, de preferência de um fabricante de veículos, de um provedor de sistemas ou de empresas de prestígio reconhecido as quais se dedicam a geração de conteúdo e informações técnicas de forma séria. Reforço este tema também porque é fácil cair na tentação de buscar informações em blogs, ou esquemas elétricos na internet, dos quais a gente desconhece totalmente a fonte e formato de elaboração. Esse risco realmente não se justifica.
Especificamente quando falamos de informação técnica, o importante para ter em mãos são os procedimentos de trabalho, passos de teste e valores de medição de aqueles testes que são recomendados pelo fabricante, sejam estas, medições de isolamento, tensão, corrente, resistência, e obviamente os respectivos esquemas elétricos.
Como em qualquer processo de diagnóstico, os valores de teste são fundamentais para confrontar eventuais desvios dos padrões encontrados. Em poucas palavras, isto quer dizer que se eventualmente a informação obtida por uma leitura de scanner, seja esta, um código de falha, em um sensor, um atuador, um componente ou simplesmente um desvio de valores, a mesma deve ser tratada e considerada como uma informação apenas orientativa, a qual foi informada pela eletrônica (a lógica do software e seus padrões funcionais), mas para seguir com os passos do diagnóstico e poder confirmar se tal o qual componente está dentro do seu padrão funcional, por um momento será necessário esquecer a eletrônica e passar a medir esse componente fisicamente.
E justamente é aqui onde se faz necessária informação técnica de fonte segura e precisa, para desta forma poder obter os dados de medição dos respectivos componentes. As figuras a seguir (5 e 6), mostram alguns exemplos de informações técnicas, neste caso as correspondentes ao sistema de comando híbrido 3.0 de Toyota Prius GIII.
Na Figura 5 é possível ver um exemplo de um manual digital o qual conta com vários capítulos explicando o funcionamento do sistema e subsistemas que compõem toda a lógica funcional do conjunto híbrido do mencionado veículo.
No detalhamento de cada componente, se encontram disponíveis também, os dados de medição deles, assim como, os procedimentos técnicos para executar essas medições; lembrando que tudo é específico por marca e modelo.
No esquema, é possível identificar a existência de circuitos de baixa e alta tensão, assim como também comunicações do tipo multiplexado (Rede CAN- -BUS). Todas estas magnitudes elétricas convergem para um mesmo lugar (Unidade de controle do sistema híbrido), fato que deixa muito claro que, sem a informação específica, seria realmente muito difícil trabalhar no diagnóstico destas tecnologias.
Como sempre falamos, realizar as leituras eletrônicas e comparar as mesmas com as informações técnicas não é suficiente para completar a sequência do diagnóstico. Neste sentido, o próximo passo seria a realização das medições nos componentes. Mas esta etapa do diagnóstico vai ficar para a próxima Coluna MecânicoPro.
Artigo por Diego Riquero Tournier
Fotos Arquivo Revista O Mecânico
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