• Awaria akumulatora nie zawsze oznacza konieczność wymiany całego pakietu. W wielu przypadkach problem może tkwić w jednym module – wszystko zależy od konstrukcji baterii, możliwości diagnostycznych i procedur przewidzianych przez producenta.
• Era prostych „wymian modułu” może jednak dobiegać końca. Konstrukcje cell-to-pack i cell-to-chassis zmieniają nie tylko sposób budowy akumulatorów, ale także możliwości ich serwisowania. Co to oznacza dla niezależnych warsztatów?
• Naprawa baterii trakcyjnych może być opłacalnym kierunkiem rozwoju warsztatu – ale nie dla każdego. Koszt specjalistycznego sprzętu, szkoleń i bezpiecznego stanowiska trzeba zestawić z dostępnością części, liczbą potencjalnych zleceń i czasem potrzebnym na naprawę.

Wraz ze wzrostem wieku i przebiegu floty pojazdów elektrycznych oraz hybrydowych warsztaty – zarówno autoryzowane, jak i niezależne – coraz częściej muszą oceniać, czy dany akumulator trakcyjny można naprawić, czy konieczna będzie jego wymiana. Odpowiedź zależy nie tylko od kompetencji mechaników i wyposażenia warsztatu, ale również od konstrukcji samego akumulatora.

Jak w praktyce wygląda wymiana modułu 

Akumulator trakcyjny starzeje się wraz z kolejnymi cyklami ładowania i rozładowania. Nie każda nieprawidłowość oznacza jednak konieczność wymiany całego pakietu – problem może dotyczyć pojedynczego ogniwa lub modułu, a parametry całego akumulatora mogą być ograniczane przez jego najsłabszy element.

Po zakończeniu gwarancji możliwość wymiany pojedynczego modułu może więc istotnie obniżyć koszt naprawy w porównaniu z wymianą kompletnego akumulatora. Procedura stosowana w tradycyjnych, modułowych pakietach litowo-jonowych rozpoczyna się od diagnostyki.

Specjalista ds. układów wysokonapięciowych (High Voltage – HV), korzystając z urządzenia diagnostycznego, odczytuje pamięć błędów oraz dane systemu zarządzania akumulatorem (Battery Management System – BMS). W zależności od modelu pojazdu i możliwości urządzenia diagnostycznego można w ten sposób uzyskać m.in. informacje o napięciach i temperaturach poszczególnych ogniw, grup ogniw lub modułów, a także o stanie naładowania (State of Charge – SoC) i stanie kondycji akumulatora (State of Health – SoH).

Dostępne mogą być również dane dotyczące różnic napięć oraz temperatur między poszczególnymi sekcjami pakietu. Analiza tych parametrów oraz zapisanych kodów usterek pozwala ocenić pracę akumulatora i zawęzić obszar poszukiwania usterki jeszcze przed jego demontażem z pojazdu.

Następnie układ wysokonapięciowy jest dezaktywowany zgodnie z procedurą producenta, a jeśli wymaga tego konstrukcja pojazdu – opróżniany jest także obieg chłodzenia akumulatora. Dopiero po wykonaniu tych czynności można przystąpić do demontażu akumulatora HV.

Po zdemontowaniu z pojazdu akumulator trakcyjny trafia na stanowisko przystosowane do tego rodzaju prac. Przed rozpoczęciem prac wewnątrz pakietu konieczne jest wykonanie przewidzianych przez producenta czynności zabezpieczających i potwierdzenie stanu beznapięciowego w wymaganych punktach układu.

Po ich potwierdzeniu można odłączać wskazane połączenia elektryczne i przystąpić do szczegółowej diagnostyki modułów. Zakres i kolejność tych czynności zależą od konstrukcji akumulatora oraz procedury serwisowej danego pojazdu.

Prace przy komponentach HV pod napięciem klasyfikowane są jako niebezpieczne i wymagają obecności drugiej osoby, przeszkolonej w zakresie udzielenia pierwszej pomocy. W konstrukcjach, w których moduły są mocowane do obudowy z wykorzystaniem pasty termoprzewodzącej, jej prawidłowe zastosowanie podczas montażu ma znaczenie dla odprowadzania ciepła.

Ilość i sposób aplikacji powinny odpowiadać procedurze naprawczej producenta. Przed montażem modułu może być wymagane wyrównanie jego parametrów z pozostałymi modułami pakietu.

Zakres tej procedury zależy od konstrukcji akumulatora oraz zaleceń producenta. Po zakończeniu naprawy wykonuje się przewidziane w dokumentacji testy, które mogą obejmować m.in. kontrolę szczelności obudowy i układu chłodzenia oraz badania elektryczne.

Cell-to-pack i cell-to-chassis a naprawa modułowa 

Opisany wcześniej scenariusz dotyczy konstrukcji, w której ogniwa są pogrupowane w moduły, a te tworzą kompletny pakiet. Coraz częściej producenci odchodzą jednak od takiej architektury na rzecz rozwiązań cell-to-pack i cell-to-chassis.

W pierwszym przypadku warstwa modułowa zanika, ponieważ ogniwa są integrowane bezpośrednio w pakiecie. W konstrukcjach cell-to-chassis integracja jest jeszcze większa – akumulator staje się elementem struktury pojazdu.

Z punktu widzenia serwisu oznacza to ograniczenie możliwości stosowania klasycznej procedury polegającej na wymianie pojedynczego modułu. Jednym z powodów rozwoju takich konstrukcji jest dążenie do ograniczenia liczby elementów pakietu oraz do lepszego wykorzystania dostępnej przestrzeni.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Akumulatory

Ogniwa w pianie – technologia z przyszłości czy pułapka?

Nowoczesne systemy akumulatorowe wykorzystują technologię spieniania przestrzeni między ogniwami wysokonapięciowymi (high voltage – HV) specjalną pianką poliuretanową. Proces ten zapewnia mechaniczne unieruchomienie ogniw i izolację termiczną, a także zwiększa bezpieczeństwo w przypadku uszkodzenia lub przegrzania akumulatora. 

Części zamienne

Czy grozi nam niedobór części zamiennych do akumulatorów?

Akumulatory trakcyjne w pojazdach elektrycznych stanowią zupełnie inną kategorię niż konwencjonalne części zamienne. Należą do najdroższych elementów całego układu napędowego, są trudne do magazynowania i ulegają degradacji z upływem czasu.

Dla warsztatu oznacza to jednak większą integrację poszczególnych elementów pakietu. Dodatkowym utrudnieniem mogą być stosowane rozwiązania konstrukcyjne – w niektórych pakietach ogniwa lub przestrzenie między nimi są zabezpieczane specjalną pianką poliuretanową, a elementy obudowy mogą być klejone lub trwale łączone. Utrudnia to dostęp do poszczególnych ogniw i może sprawić, że ich wymiana bez ingerencji w pozostałe elementy pakietu będzie znacznie bardziej skomplikowana.

2 podejścia do naprawy akumulatorów trakcyjnych 

Różnice najlepiej widać przy porównaniu pakietów modułowych z konstrukcjami pozbawionymi tej warstwy. W pierwszym przypadku naprawa może obejmować:

• diagnostykę BMS,
• demontaż akumulatora,
• wymianę odpowiedniego modułu,
• wymagane wyrównanie jego parametrów
• oraz testy końcowe.

Pozwala to – jeśli producent przewiduje taką procedurę – ograniczyć zakres wymienianych elementów, a tym samym uniknąć wymiany kompletnego akumulatora z powodu usterki dotyczącej tylko jego części. Producenci stosują przy tym różne modele organizacji napraw akumulatorów trakcyjnych.

Volkswagen rozwija kompetencje w zakresie napraw modułowych w części swojej sieci serwisowej, podobnie jak BMW. Mercedes-Benz kieruje takie pakiety do własnych centrów zajmujących się ich regeneracją, natomiast Toyota w razie awarii przewiduje wymianę akumulatora trakcyjnego. Pokazuje to, że o zakresie możliwej naprawy decyduje nie tylko budowa pakietu, lecz również strategia serwisowa producenta, dostępność części zamiennych oraz procedur naprawczych przewidzianych dla danego modelu. 

W konstrukcjach cell-to-pack i cell-to-chassis modułu przeznaczonego do klasycznej wymiany może już nie być. Nie oznacza to automatycznie, że każda naprawa częściowa jest niemożliwa, ale może wymagać innych technologii, procedur i narzędzi.

Powstają rozwiązania umożliwiające jednoczesny pomiar wielu ogniw cylindrycznych i mechaniczną ingerencję w pakiet w celu dotarcia do uszkodzonych ogniw. Takie naprawy wymagają jednak odpowiedniego wyposażenia i doświadczenia, a ich ekonomiczny sens zależy m.in. od liczby podobnych zleceń, kosztu specjalistycznych narzędzi oraz czasu potrzebnego na wykonanie naprawy.

Czy naprawa się opłaca? Aspekty ekonomiczne i organizacyjne 

Pierwszym elementem takiego rachunku jest sprawdzenie dostępności modułów lub innych części zamiennych, dokumentacji serwisowej oraz narzędzi wymaganych dla konkretnego modelu. Wraz z rozwojem rynku używanych podzespołów, w niektórych przypadkach koszt wymiany kompletnego akumulatora może zbliżać się do kosztu czasochłonnej naprawy modułowej.

Dlatego porównanie obu wariantów powinno poprzedzać decyzję o zakresie prac. W praktyce przed rozpoczęciem naprawy trzeba sprawdzić również dostępność modułów lub innych elementów zamiennych, dokumentacji serwisowej oraz narzędzi wymaganych dla konkretnego modelu.

Istotne jest także to, czy warsztat może po naprawie wykonać przewidziane przez producenta procedury diagnostyczne. Samo zlokalizowanie i wymienienie uszkodzonego elementu nie kończy bowiem procesu naprawy.

Drugim elementem rachunku jest inwestycja w kompetencje i wyposażenie. Obejmuje ona:

• szkolenia mechaników,
• urządzenia do bezpiecznego demontażu i transportu akumulatorów,
• odpowiednie stanowisko robocze,
• narzędzia i środki ochrony indywidualnej,
• sprzęt diagnostyczny
• oraz rozwiązania wymagane do bezpiecznego przechowywania uszkodzonych pakietów.

Skala nakładów zależy od zakresu wykonywanych napraw i wymagań producenta pojazdu. Dane dotyczące eksploatowanych pojazdów wskazują, że usterki akumulatorów trakcyjnych nie muszą oznaczać uszkodzenia samych ogniw lub modułów – problem może dotyczyć również elementów peryferyjnych pakietu.

Dlatego inwestycja w naprawy HV powinna być traktowana jako decyzja długoterminowa. Przed jej podjęciem warsztat powinien przeanalizować nie tylko potencjalny popyt, ale również konstrukcje pojazdów, które rzeczywiście trafiają do jego klientów, dostępność części i dokumentacji oraz możliwość przeprowadzenia wymaganych procedur naprawczych i testów końcowych.

Źródło: Materiały redakcyjne