Wyposażenie warsztatu

Samochody z napędem elektrycznym, tak jak wszystkie inne pojazdy mechaniczne, muszą być serwisowane, naprawiane, a po wypadkach szczególnie ostrożnie traktowane. Zakres prac i zagrożeń w trakcie tych działań różni się znacznie w porównaniu do tych samych realizowanych przy samochodach z napędami (tylko) spalinowymi.

W co wyposażać warsztaty? Jakie narzędzia i urządzenia stają się konieczne wraz ze zmianami w parku pojazdów obecnych na naszych drogach? Dlaczego są to specjalne testery czy narzędzia pomiarowe? Jak bardzo pomocne okazują się diagnoskop i oscyloskop? W artykule zebraliśmy odpowiedzi od dostawców wyposażenia dla nowoczesnych warsztatów, które chcą profilować swą działalność z myślą o „elektromobilności”.
Bez wątpienia rynek samochodów elektrycznych i hybrydowych plug-in jest jednym z najszybciej rozwijających się na świecie, również w Polsce. O ile w naszym kraju obecnie tych pojazdów nie jest dużo (w połowie 2022 roku było około 24 tys. samochodów w pełni elektrycznych i ok. 25 tys. hybryd plug-in), o tyle dynamika wzrostu ich liczby jest interesująca. Według danych z końca listopada 2022 r. w Polsce zarejestrowanych było łącznie już 62 135 osobowych i użytkowych samochodów z napędem elektrycznym. Przez pierwsze jedenaście miesięcy 2022 r. ich liczba zwiększyła się o 23 869, tj. o 39% więcej niż w analogicznym okresie 2021 r. Pod koniec listopada 2022 r. po polskich drogach jeździło 59 187 elektrycznych samochodów osobowych. Tych w pełni elektrycznych (BEV, ang. battery electric vehicles) było 29 780 szt., pozostałą część tej floty pojazdów stanowiły hybrydy typu plug-in (PHEV, ang. plug-in hybrid electric vehicles) – 29 407 szt. Park elektrycznych samochodów dostawczych i ciężarowych liczył 2948 szt.
W najbliższych latach? Dynamiczny trend wzrostowy wydaje się niezagrożony, skoro od roku 2035 w Unii Europejskiej nie będzie można kupić samochodu o napędzie spalinowym. W związku z wprowadzaniem coraz to nowszych technologii w branży motoryzacyjnej, a szczególnie w segmencie samochodów elektrycznych (BEV) i hybrydowych (PHEV), nowoczesne warsztaty samochodowe muszą uzupełnić swe wyposażenia, by prawidłowo i bezpiecznie diagnozować oraz naprawiać ten segment pojazdów.

Bezpieczny, bo przeszkolony fachowiec w warsztacie
Oczywiście wyposażenie nie załatwi wszystkiego. I nie zagwarantuje bezpieczeństwa w miejscu pracy.
– Potrzebna jest wiedza, w tym konkretnym przypadku zacząłbym właśnie od tego. Najpierw zdobądźmy wiedzę, z czym będziemy się mierzyć, jakie kwalifikacje musimy posiadać i jakie szkolenia warto odbyć – podpowiada Krzysztof Nowak, manager ds. wyposażenia warsztatowego w firmie Elit.
Notabene w ofercie Elit Polska mamy także szereg typów szkoleń dotyczących tego zagadnienia: pojazdy elektryczne – procedury serwisowe i bezpieczna obsługa, uprawnienia SEP do 1 kV – szkolenie online, technika hybrydowa – monografia Toyoty Yaris, układy klimatyzacji w pojazdach hybrydowych i elektrycznych, obsługa pojazdów z układami wysokiego napięcia – uprawnienia niemieckie (DGUV 209 093, kwalifikacja 2S), obsługa pojazdów z układami wysokiego napięcia – uprawnienia niemieckie (DGUV 209 093, kwalifikacja 1S).
Bez ugruntowania wiedzy ani rusz. W przypadku samochodów elektrycznych na pokładzie mamy przecież źródło energii o dużej mocy, jakim jest bateria akumulatorów. Zatem największym zagrożeniem w tym przypadku jest niebezpieczeństwo porażenia prądem lub poparzenia łukiem elektrycznym mechanika wykonującego pracę. Tymczasem okazuje się, że literatura przedmiotu, gdy mieć na uwadze np. potrzebę harmonizacji i aktualizacji norm branżowych, może nas zaskoczyć.
– Otóż, biorąc pod uwagę zagrożenia panujące w środowisku pracy, zazwyczaj jest jakieś opracowanie normatywne, tj. standard określający, co można, a czego nie można robić, żeby zapewnić sobie bezpieczeństwo. Niestety jeśli chodzi o pracę przy pojazdach elektrycznych nie ma jeszcze ani polskiej, ani europejskiej normy – przybliża sytuację Wojciech Zientalak, dyrektor techniczny ds. rozwoju biznesu w firmie Sicame Polska Sp. z o.o., która rekomenduje propozycje wyposażenia warsztatowego francuskiej firmy Catu – ta działa na rynku bezpieczeństwa elektrycznego już od ponad 100 lat i stworzyła linię produktów dla E-mobility. – Niektóre inne kraje już takie normy opracowały, np. Francja posiada normę NF C18-550 z 2015 roku (Operations on vehicles and construction equipment with thermal engine power, electrical or hybrid having an electrical power source on board – Electrical risk prevention). Mimo że jeszcze czekamy na polską normę, to nie jesteśmy bezbronni. Powinniśmy kierować się normą dotyczącą eksploatacji urządzeń elektrycznych (PN EN 50110-1:2013-05 Eksploatacja urządzeń elektrycznych – Część 1: Wymagania ogólne), ponieważ samochód elektryczny jest de facto takim urządzeniem.
I zamiast rozwijania tematyki obecnej w dostępnych normach proponuje, by przyjąć generalne założenie, że w pracach przy pojazdach elektrycznych możemy mieć do czynienia z dwoma przypadkami.

Praca bez obecności napięcia i pod permanentnym napięciem
Praca bez obecności napięcia to sytuacja, gdy źródło napięcia zostaje odłączone. Jest to podstawowy sposób działania w warsztatach samochodowych. Jednak aby rozpocząć taką pracę, musimy wykonać kilka niezbędnych czynności, które zapewnią bezpieczeństwo.
Procedurę realizujemy tak: oznaczamy pojazd tabliczką z opisem (żeby nie było pomyłki), wydzielamy miejsce pracy (plastikowym łańcuchem, taśmą, kotarą itp.), odłączamy źródło napięcia, tj. baterię akumulatorów, poprzez działanie na główny wyłącznik prądu (różniący się w zależności od marki/producenta), zabezpieczamy wyłącznik w pozycji otwartej (żeby nikt pomyłkowo nie załączył zasilania w trakcie wykonywania czynności), odpowiednim wskaźnikiem sprawdzamy brak obecności napięcia w miejscu pracy.
– Zajmie to parę minut, ale to najważniejsze parę minut naszej pracy! Nie bez powodu wskazane prace wykonujemy, używając odpowiednich środków ochrony. Dopiero po realizacji tych czynności możemy odłożyć/zdjąć środki ochrony i zacząć bezpieczną pracę – uczula Wojciech Zientalak z Sicame Polska. – Tu uwaga! O pracy pod permanentnym napięciem mowa w sytuacji zdarzenia drogowego. Tylko o niej wspomnę, ponieważ zazwyczaj w warsztatach mamy do czynienia z przypadkiem pracy bez obecności napięcia. Jeśli jednak wykonujemy prace na baterii akumulatorów czy na pojeździe, np. po kolizji drogowej, to nie mamy możliwości wyłączenia źródła napięcia, a więc środków ochrony musimy używać przez cały czas. Musimy traktować ją jako pracę pod napięciem z wszelkimi jej konsekwencjami i wymaganiami.
Do interesujących nas tu środków ochrony osobistej (ŚOI) należeć będą: przyłbica ochronna chroniąca przed wpływem łuku elektrycznego; odzież łukochronna – kombinezony, fartuchy lub komplet składający się ze specjalnej kurtki i spodni; rękawice elektroizolacyjne klasyczne (muszą być używane razem z rękawicami chroniącymi przed uszkodzeniami mechanicznymi) lub rękawice kompozytowe (o wysokiej wytrzymałości mechanicznej); obuwie z podeszwą elektroizolacyjną.
Brak obecności napięcia sprawdzamy oczywiście odpowiednim miernikiem. Dlaczego dopisek „odpowiednim” ma uzasadnienie? Otóż podczas prac z pojazdami typu BEV i PHEV nie wolno stosować uniwersalnych mierników powszechnie dostępnych w sprzedaży. Dlaczego uniwersalne narzędzie to zły pomysł?
– Miernik taki w przypadku wyczerpania się baterii lub uszkodzenia przełącznika (selektora) nie wskaże obecności napięcia. Wyspecjalizowane wskaźniki napięcia wskażą go nawet… bez baterii i są cały czas w trybie czuwania – wyjaśnia Wojciech Zientalak.
Zatem tylko po zdobyciu odpowiedniej wiedzy możemy zacząć przygodę z pojazdami BEV i PHEV. I najpewniej to nie koniec inwestycji w kompetencje czy wyposażenie warsztatu.

Środek ochrony indywidualnej kategorii…
Przywołana już firma Elit Polska wyraźnie odnotowała wzmożone zainteresowanie interesującym nas tu wyposażeniem – zarówno wśród funkcjonujących, jak i u debiutujących warsztatów – podstawowymi narzędziami typu BEV i PHEV.
– Polecanym przez nas rozwiązaniem jest zakup gotowego zestawu narzędzi, np. firmy Magneti Marelli (kod produktu: 007935655020). Choć reklamowany jest jako „rozszerzony zestaw do obsługi i naprawy pojazdów hybrydowych i elektrycznych”, to nadal zawiera podstawowe narzędzia izolowane – zaznacza Krzysztof Nowak. – To zestaw zaprojektowany i wyprodukowany zgodnie z rozporządzeniem (UE) 2016/425 wraz z późniejszymi zmianami, który spełnia wymogi określone w normach EN 166 oraz EN 170 i został sklasyfikowany jako środek ochrony indywidualnej kategorii II. Oczywiście to tylko zestaw podstawowy, możemy go dowolnie rozbudowywać o inne narzędzia spełniające odpowiednie normy.
Przy okazji odnotujmy, że w programie szkoleń technicznych firmy Marelli Aftermarket Poland są oczywiście interesujące nas pojazdy, a wśród bloków tematycznych m.in. „Procedury bezpieczeństwa przy obsłudze wersji elektrycznej i hybrydowej”.
Zatem mamy już podstawowe narzędzia i wydawałoby się, że możemy śmiało otworzyć pokrywę silnika. Nic bardziej mylnego. Nawet przy rutynowych zadaniach, takich jak wymiana opon, pracownicy potrzebują specjalnych kwalifikacji, tym bardziej dotyczy to pomiarów wysokiego napięcia w pojazdach z napędem elektrycznym lub hybrydowym!

Pomiary potencjału i rezystancji izolacji
Przysłowiowe e-auto trafiło na warsztat? Tester, możliwie nowoczesny, będzie wybitnie potrzebny, gdy mieć na uwadze pomiary potencjału i rezystancji izolacji pojazdów. Wybierzmy taki, który gwarantuje: pomiar wysokiego napięcia do 1000 VDC (1 kV napięcia stałego), pomiar rezystancji izolacji, pomiar potencjałów połączeń wyrównawczych (na elementach HV), pomiar rezystancji (złącze HV), pomiary wspierane niskiego napięcia.
Dlaczego, pracując z autami elektrycznymi i hybrydowymi plug-in, zagrożenie jest wielokrotnie większe? To z winy tzw. prądów błądzących, które mogą przepływać przez silnik EV wieloma ścieżkami, np. w przypadku obecności falownika, który regularnie przełącza wiele faz. Dodatkowo specyficzne konstrukcje niektórych typów silników elektrycznych także mogą generować różnorodne przepływy prądu w… łożyskach (!), w tym prądy doziemne wirnika, krążące prądy łożyskowe i prądy rozładowania łożyskowego EDM (elektroerozyjne). W szczególności prądy EDM stanowią poważne zagrożenie dla łożysk, głównie z powodu wyładowań łukowych, które występują przy określonych napięciach.

Łuk elektryczny i metody zapobiegania erozji elektrycznej
Przypadek łożysk w e-autach jest wart szczególnej uwagi. Łuk elektryczny stanowi nie tylko zagrożenie dla fachowców pracujących w warsztatach. Okazuje się, że jego powstawanie prowadzi do niekontrolowanego rozładowania przy dość wysokich wartościach natężenia prądu, co zasadniczo zmienia strukturę stalowych pierścieni i kulek w łożysku. W tym przypadku dochodzi do powierzchniowego topnienia i ponownego krzepnięcia metalu, a w konsekwencji na bieżniach pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego łożyska zaczynają pojawiać się wżery o głębokości kilku mikronów.
Mogłoby się wydawać, że katalog zagrożeń wynikających z serwisowania e-pojazdów w ogóle nie dotyczy łożyskowania, a tymczasem problem okazał się na tyle poważny, że firma NSK zdecydowała o rozpoczęciu prac badawczych, oceniając warunki sprzyjające erozji elektrycznej – w tym warunki pracy, takie jak: obciążenie, prędkość obrotowa, temperatura i lepkość środka smarnego; stan wynikowego smarowania (hydrodynamiczny, mieszany, graniczny) oraz właściwości elektryczne, takie jak rezystancja (materiałowa i pojemnościowa). Potrzeba znalezienia bardziej opłacalnego rozwiązania jest kluczowa, ponieważ konstrukcja wysokonapięciowa pojazdów elektrycznych wkrótce zmieni się z dominujących obecnie systemów 400 V na 800 V. Te ostatnie potencjalnie obejmą 50% rynku już w 2030 r., co znacząco zwiększy skalę problemu i będzie wymagało jeszcze lepszych środków ochrony.

Rafał Dobrowolski
Fot. materiały firmy Catu/Sicame Polska, NSK