Aby w sposób poprawny wykonać test akumulatora wymagane jest odpowiednie wyposażenie w postaci testera elektronicznego oraz podstawowej wiedzy z tego zakresu. Przeprowadzenie testu akumulatora nie jest czasochłonne zajmuje średnio od trzech do pięciu minut. Test akumulatora obejmuje następujące elementy.
Test akumulatora.
Na rynku dostępnych jest kilkanaście rodzajów urządzeń testujących akumulatory. Do najpopularniejszych należą testery elektroniczne, przeważnie z wydrukiem. Testery elektroniczne wykorzystują metodę kondunktancji, która w efekcie końcowym pozwala określić nie tylko poziom naładowania akumulatora (SOC – ang. state of charge) ale także jego stan techniczny (SOH – ang. state of health). Jeżeli instrukcja pojazdu i/lub testera nie wskazuje inaczej podłączamy kable testera bezpośrednio do klem znajdujących się na biegunach akumulatora i postępujemy zgodnie ze wskazaniami na wyświetlaczu urządzenia. Za pomocą klawiszy urządzenia należy wpisać parametry testowanego akumulatora obejmujące: prąd rozruchu, normę wg. której został on określony, technologię wykonania, a w przypadku bardziej zaawansowanych testerów także jego pojemność. Następnie należy potwierdzić, że testowany akumulator znajduje się w pojeździe lub poza nim i rozpocząć test akumulatora. Tester sprawdza napięcie spoczynkowe akumulatora oraz przedstawia estymację zdolności rozruchowej akumulatora. Możliwe wyniki przeprowadzonego testu akumulatora:
- „dobry” – taka informacja to bardzo dobry rezultat, pozwala na dalszą bezproblemową eksploatację akumulatora.
b) „wymień” – taka informacja to negatywny rezultat, oznacza, że test został wykonany w momencie, kiedy akumulator jest w krytycznym stanie i zaleca się jego natychmiastową wymianę. W zależności od sposobu eksploatacji we wnętrzu akumulatora możemy mieć do czynienia z następującymi problemami:
- kratka ołowiowa jest silnie skorodowana, co wpływa na jej znaczne osłabienie.
- masa czynna znajdująca się na kratce ołowiowej także uległa zużyciu, a znaczna jej część nie przylega już właściwie do kratki i nie uczestniczy w całości w procesach chemicznych, co powoduje znaczną utratę parametrów akumulatora (pojemności i mocy rozruchowej).
- płyty akumulatora są zasiarczone, a to zwiększa opór wewnętrzy – w tej sytuacji utrudnione jest zarówno oddawanie ładunku elektrycznego (np.: podczas rozruchu silnika) jak i jego przyjmowanie (ze strony alternatora).
- „dobry/naładuj” – taka informacja oznacza, że wydajność akumulatora zaczyna spadać lub akumulator jest częściowo rozładowany. W przypadku obniżonej wydajności akumulatora zaleca się monitorowanie jego stanu w odstępach około 1-2 miesięcznych lub jego wymianę. W przypadku niedoładowania zaleca się naładowanie akumulatora, a następnie jego ponowny test diagnostyczny.
- „dobry/naładuj” – w pojazdach wyposażonych w zaawansowany system start-stop jest to wynika, jaki może się często pojawiać. Ze względu na układ ładowania i funkcje żeglowania bądź rekuperacji sterownik BMS utrzymuje akumulator w stanie naładowania na poziomie około 80%. W takim przypadku, aby prawidłowo wykonać test trzeba akumulator naładować.
UWAGA: w pojazdach xEV głównie w układach PHEV i BEV ładowanie akumulatora niskonapięciowego następuje również po wyłączeniu pojazdu.
Test akumulatora podczas uruchamiania silnika.
Takie badanie jest uzupełnieniem podstawowego testu akumulatora. Tester sprawdza do jakiego poziomu spada napięcie podczas rozruchu silnika. Wyniki powyżej 9,5V podczas rozruchu pozwalają na dalsze bezproblemowe użytkowanie akumulatora, natomiast wartości poniżej 9,5V mogą oznaczać problemy w najbliższym okresie. Poziom do jakiego spada napięcie zależy nie tylko od akumulatora – w tym miejscu należy zwrócić uwagę na stan rozrusznika i innych elementów silnika stwarzających opór przy rozruchu. Brak eliminacji problemów w konsekwencji wpłynie negatywnie na akumulator.
Test układu ładowania akumulatora w pojazdach z alternatorem.
W pojazdach konwencjonalnych bez systemu start-stop najczęściej ładowanie akumulatora następuje za pomocą alternatora analogowego lub cyfrowego, a technologia zastosowanego akumulatora to najczęściej SLI. Pojazdy z podstawowym systemem start-stop to już alternator cyfrowy, a zastosowana technologia akumulatora to EFB i AGM w zależności od modelu i wyposażenia samochodu. Zaawansowany system start-stop to alternator odwracalny obsługujący funkcję rekuperacji i żeglowania, a zastosowany akumulator to najczęściej technologia AGM. Ostatni układ ładowania przy pomocy alternatora, to układ MHEV (mild hybrid elekric vehicle-miękka hybryda) z akumulatorem najczęściej w technologii AGM.
- Analogowy – zaleca się, aby poziom ładowania ze strony alternatora mieścił się w przedziale od 14,1V do 14,6V. Aby mieć pewność, że zmierzymy poprawnie poziom ładowania zalecany jest pomiar napięcia przy włączonych światłach mijania i dodatkowych odbiornikach, z których korzystamy podczas jazdy (np. nawiew powietrza, radio, podgrzewanie fotel itp.). Wartości poniżej 14,1V powodują w konsekwencji niedoładowanie akumulatora, a wartości powyżej 14,6V przeładowanie akumulatora prowadzące do jego uszkodzenia. Do diagnostyki wystarczy multimetr z opcją woltomierza, ponieważ napięcie ładowania nie jest uzależnione od stany naładowania akumulatora, a jedynie od obciążenia i obrotów silnika.
- Cyfrowy – napięcie generowane przez ten alternator nie jest jednoznacznie i określone, jego wartość może szybko się zmieniać w zależności od stanu naładowania akumulatora, ilości i rodzaju używanych urządzeń w pojeździe. Może się ono mieścić w zakresie od 12,8 V do nawet 15,3 V, stałe napięcie wartości np. 14,2 V sugeruje niepoprawność działania układu. Alternator ten jest zarządzany sterownikiem BMS (Battery Management System), który dane o napięciu, natężeniu akumulatora oraz temperaturze otoczenia otrzymuje z czujnika IBS (Intelligent Battery Sensor) mieszczącego się na klemie minusowej. Do diagnostyki poprawności działania układu ładowania oprócz miernika cęgowego potrzebujemy tester diagnostyczny, a napięcie na akumulatorze trzeba porównać z danymi rzeczywistym z testera diagnostycznego podłączonego do gniazda OBD. W układach, gdzie zastosowano IBS niewłaściwe napięcie ładowania może być spowodowane nie tylko uszkodzonym alternatorem, ale również samym sensorem. Będzie to skutkowało niewłaściwym stanem naładowania akumulatora.
- Odwracalny 12V – trzecim rodzajem współcześnie stosowanych alternatorów jest alternator odwracalny pracujący w instalacjach o napięciu 12V. Najczęściej spotykany w pojazdach z dawnej grupy PSA (Peugeot i Citroen), dziś to część koncernu Stellantis. Tym co wyróżnia alternatory odwracalne od analogowych i cyfrowych jest nowa funkcjonalność – rozruch silnika na skutek działania systemu start-stop tzw. ciepły rozruch za pomocą układupasowego. Zatem alternator odwracalny może pełnić dwie role w jednostce napędowej pojazdu być alternatorem jak i rozrusznikiem. Diagnostyka układu ładowania również wymaga wykorzystania testera diagnostycznego oraz miernika cęgowego, ponieważ regulacja pracy alternatora odwracalnego oraz systemu start-stop odbywa się za pomocą sterownika BMS i magistrali typu LIN. W celu poprawności działania tego układu konieczne jest porównanie danych rzeczywistych z testera z wynikiem miernika na biegunach akumulatora lub przepływ prądu na czujniku IBS.
- ODWRACALNY 48V – rozwinięciem alternatora odwracalnego jest maszyna elektryczna 48V, która występuje w pojazdach Mild Hybrid – MHEV. Może występować również pod nazwą iBSG (Integrated Belt Starter Generator), w połączeniu z instalacją opartą o akumulator litowo-jonowy o napięciu 48V i przetwornicą napięcia DC/DC na potrzeby układów 12V. Dzięki zwiększeniu napięcia pracy alternatora odwracalnego do 48V osiągnięto większą moc (do 15 KW) oraz korzyści wynikające z hybrydyzacji układu napędowego (mniejsze zużycie paliwa). Dlatego też, w pojazdach typu MHEV nie stosuje się już tradycyjnych rozruszników, gdyż każdy rozruch silnika spalinowego odbywa się poprzez alternator odwracalny, który korzysta z energii zmagazynowanej w akumulatorze 48V. W pojazdach MHEV najczęściej występuje akumulator ołowiowo-kwasowy wyprodukowany technologii AGM, a energia jest do niego dostarczana z akumulatora 48V za pośrednictwem przetwornicy napięcia DC/DC. Jest to zatem pierwszy poziom postępującej hybrydyzacji pojazdów, gdzie nie ma już bezpośredniego połączenia alternatora z akumulatorem 12V.
Sensor IBS (Intelligent Battery Sensor).
Czujnik stosowanym w pojazdach z układem ładowania, gdzie napięcie jest ustawiane przez sterownik typu BMS. Urządzenie to jest integralną częścią systemu zarządzania energią w pojazdach, a jego głównym zadaniem jest zapewnienie optymalnego wykorzystania energii oraz przedłużenie żywotności akumulatora. IBS montowany jest bezpośrednio na akumulatorze (na klemie ujemnej i zasilany dodatkowym przewodem z klemy dodatniej). Czujnik ten mierzy napięcie, prąd, temperaturę oraz czas pracy akumulatora. Dzięki tym danym, IBS jest w stanie precyzyjnie obliczyć stan naładowania (SoC – State of Charge) i stan kondycji (SoH – State of Health) akumulatora. Informacje te są niezbędne do efektywnego zarządzania energią w pojeździe.
RYS. Klema IBS.
IBS jest połączony z BMS, gdzie przesyła zebrane dane. BMS korzysta z tych informacji do prawidłowego zarządzania stanem akumulatora tak aby był on wykorzystany w najbardziej efektywny sposób. Awaria IBS może wynikać z różnych przyczyn, w tym z uszkodzeń mechanicznych, problemów z oprogramowaniem, czy też błędów w instalacji elektrycznej pojazdu. Konsekwencje takiej awarii mogą być poważne – od nieprawidłowego zarządzania ładowaniem akumulatora, problemami z funkcjami komfortu z uruchomieniem pojazdu, aż po całkowite wyłączenie systemów.
Diagnostykę należy rozpocząć od sprawdzenia czy czujnik IBS nie jest uszkodzony fizycznie, czy nie ma luźnych połączeń lub uszkodzeń przewodów. Jeśli wykluczono uszkodzenia mechaniczne za pomocą testera diagnostycznego podłączonego do gniazda OBD oraz miernika cęgowego sprawdzamy napięcie i prąd generowany przez czujnik, który należy porównać z danymi rzeczywistymi odczytanymi przez tester. Należy jednak pamiętać, że czujnik aktywuje się co 14 sekund więc porównanie wartości powinno odbywać się kilku krotnie w odstępach czasowych.
