PDU – Power Distribution Unit – je naprava, katere namen je razdeljevati visoko napetost iz baterije avtomobila med visokonapetostne porabnike. Okvara enote PDU lahko električni avtomobil popolnoma onesposobi ali onemogoči njegovo polnjenje. Popravilo je mogoče, vendar se ne izvaja vedno. Preverili bomo tudi, kako naj bi bila videti diagnostika enote PDU v avtomehanični delavnici.

Opomba – včasih se uporablja drugo ime: PDM – Power Delivery Module. Gre za isti sklop. V besedilu bomo uporabljali ime PDU.

Slika, ustvarjena z umetno inteligenco (AI)

V električnem avtomobilu sta dve napeljavi – nizko- in visokonapetostna

V avtomobilu z motorjem z notranjim zgorevanjem (bencinskim, dizelskim) ima celotna električna napeljava stalno napetost 12 V. Razlikuje se le jakost toka, ki se do posameznih porabnikov dovaja prek relejev.

V električnem avtomobilu se uporabljata dve električni napeljavi. Prva, standardna, tako kot v avtomobilu z motorjem z notranjim zgorevanjem, ima 12 V in služi za napajanje standardnih porabnikov, kot so zunanja in notranja razsvetljava, krmilniki, senzorji, zasloni, motorji brisalcev, centralno zaklepanje in mnogi drugi. Napeljava se napaja prek pretvornika DC/DC in akumulatorja 12 V (to je lahko standardni svinčevo-kislinski akumulator ali nizkonapetostni litij-ionski akumulator).

Druga električna napeljava je visokonapetostna napeljava. Ta med drugim napaja razsmernik (inverter), visokonapetostni kompresor (če je prisoten) in druge visokonapetostne porabnike. In prav tu deluje PDU – Power Distribution Unit.

Kaj je PDU – Power Distribution Unit v električnem avtomobilu?

Power Distribution Unit razdeljuje energijo iz trakcijske baterije DC (z napetostjo 400, 600 ali 800 V) med visokonapetostne porabnike. Power Distribution Unit deluje samo v visokonapetostnem tokokrogu (z napeljavo 12 V nima nič skupnega) in je odgovoren za vklapljanje in izklapljanje napajanja posameznih porabnikov. Poleg tega skrbi za zaščito sistema pred poškodbami. Power Distribution Unit je enota za razdeljevanje energije.

PDU usmerja visokonapetostni tok k porabnikom, kot so:

• razsmernik (inverter), ki napaja elektromotor in krmili njegovo vrtilno hitrost – če ima avtomobil pogon na obeh oseh, sta v njem dva razsmernika in dva elektromotorja;
• pretvornik DC/DC, ki tok iz visokonapetostne baterije pretvarja v tok 12 V, namenjen napajanju električne napeljave in polnjenju zagonskega akumulatorja;
• električni grelniki PTC, namenjeni segrevanju hladilne tekočine v tistih zankah hladilnega sistema, ki oskrbujejo trakcijsko baterijo;
• vgrajeni polnilnik OBC (On Board Charger);
• električni grelniki velike moči za ogrevanje kabine, če avtomobil nima toplotne črpalke;
• visokonapetostni (High Voltage) kompresor klimatske naprave, ki je pogosto povezan s hladilnim sistemom avtomobila (kompresor HV ni vedno prisoten v električnih avtomobilih);
• morebitni drugi visokonapetostni porabniki.

PDU je najpogosteje nameščen ob ohišju akumulatorja, kar je najbolj logična namestitev. Lahko je nameščen tudi znotraj ohišja. Toda včasih inženirji znajo presenetiti in PDU je lahko v motornem prostoru.

V ohišju enote PDU so visokonapetostni kontaktorji, ki vklapljajo tok posameznih porabnikov. V ohišje enote PDU se vgradijo tudi varovalke, ki posamezne visokonapetostne tokokroge ščitijo pred prenapetostjo.

V ohišju enote PDU je tudi tokokrog pre-charge. Njegova naloga je omejiti nenaden polnilni tok kondenzatorjev v močnostni elektroniki ob vklopu sistema High Voltage. V enoti PDU so lahko tudi tokovni senzorji ter senzorji za nadzor izolacije, ki uporabnike avtomobila ščitijo pred električnim udarom. Če je zaznan preboj, senzorji izklopijo napetost v določenem tokokrogu.

Zgradba enote PDU – Power Distribution Unit

Iz katerih elementov je sestavljen PDU v električnem avtomobilu? Power Distribution Unit najpogosteje vsebuje:

• visokonapetostne kontaktorje;
• kontaktorje tokokroga pre-charge;
• visokonapetostne varovalke;
• busbare oziroma zbiralke;
• sponke;
• visokotokovne priključke;
• tokovne senzorje;
• napetostne senzorje;
• senzorje izolacije;
• krmilne elemente;
• komunikacijske elemente;
• dodatne elemente, povezane s polnjenjem – ne v vsakem avtomobilu.

Zgradba enote PDU se lahko razlikuje glede na modele električnih avtomobilov.

Okvare enote PDU – ali se Power Distribution Unit v električnih avtomobilih kvari?

Da, PDU se lahko pokvari; pokvarijo se lahko vsi zgoraj našteti sklopi, ki sestavljajo Power Distribution Unit. Vzrok okvare so lahko toplotne poškodbe (med delovanjem z visoko napetostjo se PDU močno segreva), korozija zaradi vlage, zalitje, težave z izolacijo. Včasih PDU ne more pravilno vklopiti napajanja zaradi okvare drugega elementa visokonapetostnega sistema.

Tipični simptomi okvare enote PDU Power Distribution Unit so:

• Nezmožnost zagona avtomobila zaradi tega, ker PDU sploh ne vklopi visoke napetosti – na zaslonu se pojavijo sporočila: EV System Fault in/ali Check EV System.
• Nezmožnost polnjenja baterije – PDU ne vklopi tokokroga polnjenja.
• Omejitev moči motorja – prehod avtomobila v zasilni način.
• Popolna odsotnost visoke napetosti – ne delujejo motor, klimatska naprava/hlajenje, ogrevanje in vgrajeni polnilnik – vzrok je najpogosteje okvara kontaktorjev v ohišju enote PDU.
• Pregrevanje enote PDU – vonj po zažganem, sledi pregrevanja.
• Shranjevanje napak v pomnilniku krmilnika. Koda napake, ki kaže na PDU, ne pomeni vedno, da je poškodovan sam PDU.

Podobni simptomi okvare se pojavijo tudi pri poškodbah trakcijskega akumulatorja (glavne baterije avtomobila), razsmernika (inverterja), vgrajenega polnilnika OBC ter pretvornika DC/DC. Zato je potrebna natančna diagnostika, da bi našli sklop, odgovoren za okvaro. Toliko bolj, ker je zamenjava vsakega od zgoraj naštetih delov zelo draga.

Kako se v električnem avtomobilu diagnosticira Power Distribution Unit?

Opozarjamo: diagnostiko in popravila električnih avtomobilov ter hibridnih avtomobilov PHEV smejo izvajati le mehaniki z dovoljenjem za delo do 1 kV, ki imajo tudi ustrezno diagnostično opremo, namenjeno servisiranju električnih avtomobilov. Upoštevati je treba ustrezno, primerno označeno delovno mesto ter zaščitno obleko in primerno orodje, namenjeno delu z električnimi avtomobili (z visoko napetostjo).

Kako poteka strokovna diagnostika enote Power Distribution Unit v avtomobilu BEV?

• Priključitev diagnostičnega računalnika z naprednim programjem in branje napak krmilnikov v sistemu High Voltage.
• Analiza dejanskih parametrov: napetosti, stanja kontaktorjev, statusa pre-charge, napetosti pred posameznimi elementi enote PDU in za njimi ter vrednosti izolacije.
• Preverjanje stanja izolacije, zlasti glede prebojev v smeri karoserije avtomobila.
• Po izklopu toka se preverijo stanje priključkov, stanje vodnikov, sledi korozije zaradi vlage, sledi pregrevanja, morebitne mehanske poškodbe.
• Izvedejo se meritve napetosti, meritve padca napetosti, meritve neprekinjenosti tokokrogov.

Ali je popravilo enote PDU v električnem avtomobilu mogoče?

To je odvisno od modela avtomobila, stanja enote PDU, dostopnosti nadomestnih delov in zmožnosti delavnice, ki popravlja EV. Ameriške in kitajske delavnice za EV zamenjujejo varovalke, kontaktorje, upore pre-charge, poškodovane (korodirane) priključke itd. Pri poškodbi zbiralk, ohišja ali pomanjkanju nadomestnih delov se zamenja celoten modul PDU.

V pooblaščenem servisu (ASO) se najpogosteje odredi zelo draga zamenjava celotnega sklopa PDU. Posledično je razlika med cenami popravila ogromna. Popravilo v neodvisni delavnici stane od nekaj sto do nekaj tisoč evrov (odvisno od poškodbe). Obsega demontažo, odpiranje, popravilo (zamenjavo poškodovanih sklopov), teste, montažo in ponovne teste celotnega avtomobila.

Zamenjava enote PDU z novo v pooblaščenem servisu lahko stane celo nekaj deset tisoč evrov.