Diagnostyka

Diagnozowanie i naprawa układów ładowania w nowszych pojazdach może w niektórych przypadkach stanowić dla warsztatu nie lada problem. Współczesne samochody, wyposażone w wiele zaawansowanych systemów elektronicznych, wymagają sterowników monitorujących pracę alternatora i akumulatora. Ponadto działanie nowoczesnego układu ładowania ukierunkowane jest na redukcję zużycia paliwa oraz ograniczenie emisji spalin (układy start-stop). Wszystkie te czynniki wpływają bezpośrednio na stopień skomplikowania tego układu i zmieniają procedury poszukiwania usterek w stosunku do starszych generacji tego systemu.

Aby lepiej zrozumieć istotę działania układu ładowania zaadaptowanego w nowszych samochodach, należy przeanalizować schemat przedstawiony na ilustracji 1. W uproszczeniu obrazuje on przepływ informacji pomiędzy poszczególnymi podzespołami systemu ładowania. Kluczowe dane o stanie akumulatora i alternatora są przesyłane magistralą jednoprzewodową typu LIN do sterownika magistrali danych. Przedstawiony schemat bazuje na działaniu układu ładowania stosowanego w grupie Volkswagen, w której rolę sterownika magistrali danych pełni tzw. sterownik Gateway. Gateway umożliwia wymianę informacji pomiędzy różnymi magistralami danych, takimi jak: CAN (CAN-napędu, CAN-komfortu), LIN, MOST. Następnie parametry pracy alternatora i akumulatora trafiają do sterownika silnika lub sterownika instalacji elektrycznej pojazdu. Biorąc pod uwagę, iż struktura wymiany danych oraz podzespoły systemu ładowania mogą być zróżnicowane, odmienne dla każdego producenta, to strategia działania układu będzie bliźniacza i oparta na schemacie przedstawionym na ilustracji 1.

Zadaniem sterownika akumulatora jest analizowanie parametrów pracy z uwzględnieniem jego temperatury, prądu i napięcia ładowania oraz wartości prądu, który powoduje jej rozładowanie. Dane te wykorzystywane są do dokładnego określenia, jakim napięciem alternator będzie ładował akumulator, oraz wymagane do monitorowania napięcia spoczynkowego baterii i jej zdolności rozruchowej. Sam alternator wyposażony jest w nowego typu multifunkcjonalny regulator napięcia typu IC, który współpracuje ze sterownikiem jednostki napędowej celem wyznaczenia efektywnego napięcia ładowania. Sterownik silnika kontroluje regulator napięcia za pośrednictwem sygnałów określających tzw. współczynnik obciążenia (stosunek czasu pracy do czasu przestoju). Strategia działania systemu ładowania uwzględnia również bieżące warunki jazdy, pozwalając na wydajniejsze zarządzanie pracą alternatora i zminimalizowanie zużycia paliwa. W fazie przyspieszania pojazdu następuje redukcja napięcia ładowania (akumulator jest rozładowywany) celem zmniejszenia obciążenia silnika, natomiast podczas hamowania samochodu sterownik jednostki napędowej wysyła sygnał pozwalający na zwiększenie napięcia ładowania. W fazie pracy silnika przy stałej prędkości obrotowej lub na biegu jałowym akumulator jest ładowany z uwzględnieniem docelowej wartości napięcia obliczonej przez sterownik kontroli akumulatora.

W bardziej rozbudowanych systemach ładowania pojazdów wyższej klasy pod uwagę brane są takie parametry, jak starzenie się akumulatora związane z jego eksploatacją. Uwzględnienie tego czynnika pozwala precyzyjnie określić wartość napięcia i prądu ładowania, co zapobiega przedwczesnemu uszkodzeniu akumulatora. Bezwzględnie należy pamiętać o prawidłowej obsłudze tego typu układu ładowania.

Wymiana akumulatora lub alternatora musi zostać przeprowadzona z wykorzystaniem testera diagnostycznego, za pośrednictwem którego dany podzespół zostanie zaadaptowany do układu elektrycznego pojazdu. Zainstalowanie komponentu, który nie będzie spełniał wymaganych parametrów, będzie powodem nieprawidłowego działania systemu ładowania i zakłóci pracę innych układów elektronicznych. Połączenie alternatora za pośrednictwem magistrali LIN z innymi sterownikami umożliwia jego wstępną diagnostykę przy użyciu testera. Informacją dla kierującego o potencjalnym uszkodzeniu alternatora jest kontrolka w zestawie wskaźników, aktywacja kontrolki (w trakcie pracy silnika) może zostać zrealizowana z uwagi na elektroniczne lub mechaniczne uszkodzenie.
Jak widać, nowoczesne systemy ładowania to układy o rozbudowanej architekturze, zatem ich diagnostyka powinna opierać się na wykorzystaniu testera diagnostycznego. Zaangażowanie tradycyjnego multimetru i standardowy odczyt napięcia ładowania na klemach akumulatora mogą nie być w przypadku tych układów miarodajne.
Podłączenie testera oraz odczyt błędów w obszarach sterowników i samego alternatora powinno być pierwszym krokiem w procesie poszukiwania nieprawidłowości występujących w układzie ładowania. Dzięki możliwości podglądu parametrów prądu spoczynkowego i bilansu energii akumulatora mechanik może przeanalizować, czy akumulator ma wymaganą zdolność rozruchową i czy istnieje źródło, które go wyładowuje (w trakcie postoju samochodu), więc alternator nie jest w stanie go doładować. Brak ładowania często związany jest z zanikiem komunikacji pomiędzy alternatorem a innymi sterownikami. Charakterystyczne kody błędów, które mogą tej usterce towarzyszyć, to: 2A9100 – sygnalizujący problemy z komunikacją LIN pomiędzy alternatorem a sterownikiem jednostki napędowej, 2A8900 – rejestrujący się przy częściowo rozładowanym akumulatorze i braku możliwości szybkiego uruchomienia silnika w trakcie działania układu start-stop. Dlatego ważne jest sprawdzenie statusu aktywnej komunikacji pomiędzy alternatorem i sensorami monitorującymi stan akumulatora (ilustracja 2).
Dzięki analizie parametrów pracy alternatora zobrazowanej na ekranie testera w postaci wykresów charakterystyk danych parametrów (ilustracja 3) diagnosta ma możliwość porównania uzyskanych wyników ze specyfikacją producenta. Taka forma wizualizacji danych staje się niezwykle pomocna w trakcie jazdy próbnej i oceny funkcjonowania systemu ładowania w różnych trybach jazdy samochodu.