Liczba samochodów elektrycznych i hybrydowych sprzedawanych na świecie rośnie w coraz większym tempie. W Europie hybrydy, podobnie jak samochody wyposażone wyłącznie w silnik spalinowy, będą produkowane do roku 2035. Później na rynku zostanie najprawdopodobniej tylko jeden rodzaj samochodów osobowych – samochody elektryczne (ang. electric vehicles, EV), zasilane z akumulatorów lub wodorowych ogniw paliwowych.

Nie wiadomo, czy akumulatory będą ostatecznym sposobem magazynowania energii w samochodach elektrycznych. Być może wodorowe ogniwa paliwowe osiągną taki poziom rozwoju, że będą równie popularne jak akumulatory litowe. Bez względu na to, jakie źródło energii elektrycznej zdominuje rynek, liczba wyprodukowanych samochodów elektrycznych zasilanych z akumulatorów będzie tak duża, że warsztaty, które nie będą ich serwisowały, zostaną skazane na egzystowanie w zmniejszającej się spalinowej niszy.

Wyzwania

Mechanicy, którzy chcą rozpocząć serwisowanie samochodów elektrycznych, powinni przymierzyć się do tego już dziś. Stoją przed nimi następujące wyzwania: naprawa silników elektrycznych, naprawa i konserwacja wysokonapięciowych, wysokoprądowych układów zasilania, naprawa pakietów akumulatorów, naprawa i programowanie sterowników, kontrolerów i komputerów pokładowych.

Na pierwszy rzut oka widać, że większość warsztatów będzie musiała zdobyć nowe kompetencje. Najszybciej można to zrobić, zatrudniając pracowników, którzy mają kwalifikacje w dziedzinie elektroniki, informatyki i programowania układów wbudowanych. Stworzenie zespołu kompetentnych specjalistów, skłonnych do samokształcenia i dzielenia się wiedzą, jest najlepszym sposobem na stabilny rozwój i ekspansję na rynku.

Wyposażenie warsztatu

W zależności od planowanego zakresu usług wyposażenie i narzędzia będą ulegały modyfikacjom w porównaniu z tymi wykorzystywanymi w warsztatach obsługujących pojazdy z silnikami spalinowymi. Naprawy podwozia i nadwozia czy części układu elektrycznego (zasilanie oświetlenia, klimatyzacji i innych odbiorników energii elektrycznej) można wykonać w samochodach elektrycznych przy pomocy typowych zestawów narzędzi i maszyn.

Nowe wyposażenie będzie potrzebne tym mechanikom, którzy zechcą rozwijać działalność w kierunku naprawy napędu elektrycznego, układów sterowania i zasilania w energię elektryczną.

Narzędzia do pracy ze źródłami energii elektrycznej

Tutaj na pierwszym miejscu należy wymienić narzędzia spełniające wymagania bezpieczeństwa. Izolacja gwarantuje nie tylko bezpieczeństwo pracowników, ale także zabezpiecza przed przypadkowym zwarciem elementów znajdujących się pod napięciem. Zestaw narzędzi bezpiecznych obejmuje: szczypce, wkrętaki, ale także klucze płaskie i nasadowe, grzechotki oraz klucze dynamometryczne.

W tym miejscu należy zwrócić uwagę na kilka kwestii związanych z pracą pod napięciem. Co do zasady unika się sytuacji, w której mechanik byłby narażony na kontakt z elementami, na których występuje napięcie elektryczne, gdyż prace przy silniku czy przy naprawie i rekonstrukcji wiązek przewodów wykonuje się po odłączeniu źródła zasilania, jednak nawet wtedy powinno się używać narzędzi izolowanych. Poza tym część czynności (np. rozłączanie pakietu akumulatorów) wykonuje się pod napięciem lub w warunkach, w których może się ono pojawić w przypadku awarii.

Specyficzną grupę stanowią narzędzia do przygotowania i naprawy przewodów elektrycznych. Wiązki są wykonywane w różnych technologiach: niskoprądowe mogą być lutowane lub zaciskane, wysokoprądowe zazwyczaj mają konektory zaciskane przy pomocy prasek wyposażonych w odpowiednie kształtki. Dobre opanowanie techniki zarabiania przewodów i zagniatania konektorów jest niezbędne, ale wiąże się z kosztami. Solidne wyposażenie może kosztować nawet kilka tysięcy złotych.

Przyrządy pomiarowe

Podstawowe przyrządy pomiarowe do pracy z samochodami elektrycznymi to mierniki uniwersalne umożliwiające pomiar podstawowych trzech wielkości fizycznych w obwodach: napięcia, natężenia prądu oraz rezystancji (oporu elektrycznego). Można w tym celu używać przyrządów stosowanych przez elektryków naprawiających tradycyjne pojazdy, ale nie każdy pomiar można nimi wykonać.

Pierwsza różnica polega na oczekiwanych napięciach: na zaciskach pakietu akumulatorów wynosi ono nawet
800 V, więc miernik musi mieć odpowiedni zakres pomiarowy. Druga różnica to pomiar natężenia prądu w obwodzie zasilania silnika. Może ono wynosić kilkadziesiąt albo kilkaset amperów. Prądu o takim natężeniu nie będziemy chcieli mierzyć metodą klasyczną, czyli włączając amperomierz szeregowo z obciążeniem. Wybierzemy raczej miernik cęgowy, który można założyć na przewód zasilający bez potrzeby rozłączania obwodu.

Trzeci problem, z którym możemy się spotkać, to ocena jakości izolacji przewodów po naprawach lub przed nimi (jeśli auto jest po kolizji). Tutaj potrzebny będzie miernik rezystancji izolacji, którego zazwyczaj w warsztatach samochodowych się nie używa.

Do listy należałoby dopisać przyrządy elektroniczne służące do diagnozowania układów mikroprocesorowych i magistral, którymi przesyłane są dane. Cyfryzacja w samochodach elektrycznych postępuje znacznie szybciej niż w ich spalinowych odpowiednikach, więc prawdopodobieństwo, że awaria jest spowodowana np. brakiem komunikacji pomiędzy poszczególnymi komponentami, także jest większe.

Zestaw diagnostyczny może obejmować również: oscyloskop cyfrowy z funkcją analizy protokołów sieciowych (CAN, I2C, Ethernet), analizator stanów logicznych, programatory uniwersalne do mikrokontrolerów i pamięci itp.

Użytecznym wyposażeniem (także ze względów bezpieczeństwa) są kamery termowizyjne, dzięki którym można szybko zidentyfikować elementy, których temperatura jest wyższa od oczekiwanej.

Oprogramowanie

W przypadku uszkodzenia sterowników silników w samochodach z silnikami spalinowymi sprawdzoną praktyką jest wymiana modułu na nowy albo (częściej) zbliżony, pochodzący z demontażu. Jeśli model i rok produkcji pojazdu są podobne, istnieje duża szansa, że oprogramowanie nowego modułu będzie działało poprawnie. Jeżeli pojawiają się problemy, podejmuje się próbę odczytania oprogramowania z mikrokontrolera lub pamięci EEPROM starego sterownika i przepisanie go do nowego.

W samochodach elektrycznych może pojawić się problem z dopasowaniem wersji oprogramowania do konkretnego egzemplarza pojazdu. Niektóre podzespoły, przede wszystkim pakiety akumulatorów, ewoluują tak szybko, że kolejne wersje oprogramowania (albo przynajmniej parametrów konfiguracyjnych) mogą się pojawiać nawet z dnia na dzień. Warsztat, który nie ma dostępu do biuletynów producenta i oryginalnych pakietów oprogramowania, może mieć zatem problem z rozwiązaniem niektórych problemów.

Im więcej pojazdów warsztat naprawia, tym większą bibliotekę oprogramowania odczytanego z egzemplarzy pochodzących z różnych serii produkcyjnych może zgromadzić. Jeśli warsztat dysponuje specjalistą od programowania układów osadzonych, to ma szansę na wypracowanie metod naprawy i korekcji ustawień fabrycznych rozwiązujących problemy, z którymi nie poradzi sobie konkurencja.

Części zamienne

Hurtownie części samochodowych sukcesywnie poszerzają ofertę o części dla samochodów elektrycznych.
Ze względów ekonomicznych wielu klientów będzie decydowało się na części używane, pochodzące z demontażu pojazdów wycofanych z eksploatacji. Rozpoznanie tego rynku i wypracowanie własnej, niezawodnej sieci zaopatrzenia zapewne potrwa i będzie obciążone ryzykiem błędnych decyzji i pomyłek. Dlatego najlepiej nawiązać współpracę z hurtowniami podchodzącymi rozsądnie do kwestii zwrotów i systematycznie powiększającymi ofertę o części do nowych modeli samochodów kolejnych marek.

Zabezpieczenie przeciwporażeniowe

We współczesnych samochodach elektrycznych montowane są akumulatory trakcyjne o napięciu od nieco ponad 300 V do 800 V. Bezpieczne napięcie prądu stałego (napięcie dotykowe, na które można być narażonym przez dłuższy czas bez negatywnych konsekwencji) wynosi: 120 V w środowisku suchym, 60 V w środowisku wilgotnym i 30 V w środowisku mokrym. Przekroczenie tych wartości powoduje przepływ prądu o natężeniu tak dużym, że pojawiają się chwilowe lub trwałe skutki: od uczucia dyskomfortu (mrowienie, skurcze), przez ból i porażenie mięśni, po utratę przytomności i zatrzymanie akcji serca.

Ochrona przeciwporażeniowa jest wielopoziomowa. Najważniejszym czynnikiem jest świadomość zagrożenia oraz nawyki ułatwiające unikanie porażenia w każdej sytuacji. Takie nawyki elektrycy wykształcają już na początku swojej kariery. Można je przedstawić w postaci kilku zasad:

• nie należy dotykać odizolowanych fragmentów przewodów przed upewnieniem się, że nie znajdują się one pod napięciem,

• nigdy nie należy dotykać części, które mogą być pod napięciem, obiema rękami równocześnie,

• należy stosować wyłącznie narzędzia izolowane,

• podczas wykonywania pracy należy korzystać z dywaników elektroizolacyjnych.

Należy dodać do tego bezpieczną organizację miejsca pracy: przestrzeń na tyle dużą, aby można było z daleka ominąć mechanika pracującego przy źródle prądu, dostępność środków ochrony osobistej, przeszkolenie wszystkich pracowników w zakresie zasad udzielania pierwszej pomocy w przypadku porażenia prądem elektrycznym, zachęcanie pracowników do reagowania na wszystkie odstępstwa od zasad i potencjalnie niebezpieczne zachowania.

Zabezpieczenia przeciwpożarowe

Ugaszenie pożaru samochodu elektrycznego jest zadaniem niezwykle trudnym. Straż pożarna wypracowała metody tłumienia ognia przez zanurzenie pojazdu w pojemniku wypełnionym wodą, ale wdrożenie takiej procedury nie zawsze jest możliwe. Można dyskutować, czy pożary samochodów elektrycznych zdarzają się częściej czy rzadziej niż pożary samochodów z silnikami spalinowymi, ale w praktyce warsztatowej nie ma to znaczenia. Każdy przypadek zapłonu akumulatora trakcyjnego w warsztacie lub na placu przed nim jest szczególnie niebezpieczny. Grozi zniszczeniem warsztatu, wyposażenia czy pojazdów pozostawionych przez innych klientów.

Ryzyko wystąpienia takiej sytuacji rośnie, jeśli warsztat realizuje naprawy pojazdów po wypadkach, w których mogły zostać uszkodzone pakiety akumulatorów. Rozsądnie jest podzielić przestrzeń w warsztacie w taki sposób, żeby przynajmniej pierwsza część naprawy, obejmująca wstępną diagnozę, ocenę uszkodzeń i ryzyka pożaru, przebiegała w miejscu łatwo dostępnym dla strażaków albo w takim, w którym w razie pożaru samochód mógłby się wypalić bez ryzyka przeniesienia pożaru na resztę budynku czy inne pojazdy.

Jak widać, droga do sukcesu jest długa, wymaga rozsądnego planowania i sporych inwestycji. Nagrodą za ten wysiłek będzie stabilna pozycja na rynku i niemal gwarantowany wzrost napływu klientów. Stosunkowo wysoki próg wejścia sprawia, że liczba warsztatów, które potrafią rozwiązywać problemy występujące w samochodach elektrycznych, przez długi czas będzie ograniczona. Dzięki temu przedsiębiorcy, którzy zdecydują się na rozszerzenie usług o naprawę samochodów elektrycznych, będą mogli uzyskać zwrot z inwestycji w rozsądnym czasie.

Piotr Kołaczek