PDU – Power Distribution Unit – to urządzenie, które ma na celu rozdzielenie wysokiego napięcia z baterii samochodu do odbiorników wysokiego napięcia. Awaria PDU może całkowicie unieruchomić samochód elektryczny albo uniemożliwić jego ładowanie. Naprawa jest możliwa, ale nie zawsze przeprowadzana. Sprawdzimy także, jak powinna wyglądać diagnostyka PDU w warsztacie samochodowym.

Uwaga – czasami stosowana jest inna nazwa: PDM – Power Delivery Module. To ten sam podzespół. W tekście będzie stosowana nazwa PDU.

W samochodzie elektrycznym są dwie instalacje – niskiego i wysokiego napięcia

W samochodzie spalinowym (benzynowym, dieslu) cała instalacja elektryczna ma stałe napięcie 12 V. Różni się jedynie natężenie prądu, doprowadzanego do poszczególnych odbiorników za pośrednictwem przekaźników.

W samochodzie elektrycznym stosuje się dwie instalacje elektryczne. Pierwsza, standardowa, jak w samochodzie spalinowym, ma 12V i służy do zasilania standardowych odbiorników, takich jak oświetlenie zewnętrzne i wewnętrzne, sterowniki, czujniki, wyświetlacze, silniki wycieraczek, centralny zamek i wiele innych. Instalacja jest zasilana przez konwerter DC/DC i akumulator 12V (może to być standardowy akumulator kwasowo-ołowiowy, może to być akumulator litowo-jonowy niskiego napięcia).

Druga instalacja elektryczna to instalacja wysokiego napięcia. Zasila ona między innymi falownik, kompresor wysokiego napięcia (jeśli występuje) i inne odbiorniki wysokiego napięcia. I tutaj właśnie pracuje PDU – Power Distribution Unit.

Co to jest PDU – Power Distribution Unit w samochodzie elektrycznym?

Power Distribution Unit rozdziela energię z baterii trakcyjnej DC (o napięciu 400, 600 lub 800V) do odbiorników wysokiego napięcia. Power Distribution Unit pracuje tylko w obwodzie wysokiego napięcia (nie ma nic wspólnego z instalacją 12V), jest odpowiedzialny za załączanie i odłączanie zasilania do poszczególnych odbiorników. Ponadto odpowiada za ochronę układu przed uszkodzeniami. Power Distribution Unit to jednostka dystrybucji energii.

PDU kieruje prąd o wysokim napięciu do takich odbiorników, jak:

• falownik (inwerter), który zasila silnik elektryczny i steruje jego prędkością obrotową – jeśli auto ma napęd na obie osie, w aucie są dwa falowniki i dwa silniki elektryczne;
• konwerter DC/DC, który przekształca prąd z baterii o wysokim napięciu, na prąd 12V, przeznaczony do zasilania instalacji elektrycznej i ładowania akumulatora rozruchowego;
• grzałki elektryczne PTC, przeznaczone do podgrzewania płynu chłodniczego w tych pętlach układu chłodzenia, które obsługują baterię trakcyjną;
• pokładowa ładowarka OBC On Board Charger;
• elektryczne grzałki wysokiej mocy do ogrzewania kabiny, jeśli auto nie ma pompy ciepła;
• sprężarka klimatyzacji High Voltage, która jest często sprzężona z układem chłodzenia samochodu (sprężarka HV nie zawsze występuje w autach elektrycznych);
• ewentualnie innych odbiorników wysokiego napięcia.

PDU jest najczęściej montowany przy obudowie akumulatora, co jest najbardziej logicznym umiejscowieniem. Może być też zamontowany wewnątrz obudowy. Ale czasami inżynierowie potrafią zaskoczyć i PDU może znajdować się w komorze silnika.

W obudowie PDU znajdują się styczniki wysokiego napięcia (kontaktory), załączające prąd do poszczególnych odbiorników. W obudowie PDU montuje się też bezpieczniki, które zabezpieczają poszczególne obwody wysokiego napięcia przed przepięciem.

W obudowie PDU znajduje się również układ pre-charge. Jego zadaniem jest ograniczenie gwałtownego prądu ładowania kondensatorów w elektronice mocy, przy załączaniu układu High Voltage. W PDU mogą też znajdować się czujniki prądu oraz czujniki kontroli izolacji, chroniące użytkowników auta przed porażeniem prądem. Jeśli zostanie wykryte przebicie, czujniki odłączają napięcie w określonym obwodzie.

Budowa PDU – Power Distribution Unit

Z jakich elementów składa się PDU w samochodzie elektrycznym? Power Distribution Unit najczęściej zawiera:

• styczniki wysokiego napięcia;
• styczniki obwodu pre-charge;
• bezpieczniki wysokiego napięcia;
• busbary czyli szyny zbiorcze;
• zaciski;
• złącza wysokoprądowe;
• czujniki prądu;
• czujniki napięcia;
• czujniki izolacji;
• elementy sterujące;
• elementy komunikacyjne;
• dodatkowe elementy, związane z ładowaniem – nie w każdym aucie.
• Budowa PDU może różnić się, w zależności od modeli aut elektrycznych.

Awarie PDU – czy Power Distribution Unit w samochodach elektrycznych się psuje?

Tak, PDU może ulec awarii; zepsuć mogą się wszystkie wymienione wyżej podzespoły, wchodzące w skład Power Distribution Unit. Powodem awarii mogą być uszkodzenia termiczne (w trakcie pracy z wysokim napięciem PDU się mocno grzeje), korozja spowodowana przez wilgoć, zalanie, problemy z izolacją. Czasami PDU nie może prawidłowo załączyć zasilania ze względu na awarię innego elementu układu wysokiego napięcia.

Typowe objawy awarii PDU Power Distribution Unit to:

• Brak możliwości uruchomienia samochodu na skutek tego, że PDU nie załącza wysokiego napięcia w ogóle – na wyświetlaczu pojawiają się komunikaty: EV System Fault i/lub Check EV System.
• Brak możliwości ładowania baterii – PDU nie załącza obwodu ładowania.
• Ograniczenie mocy silnika – przejście samochodu w tryb awaryjny.
• Całkowity brak wysokiego napięcia – nie działa silnik, nie działa klimatyzacja/chłodzenie, ogrzewanie i ładowarka pokładowa – najczęściej powodem jest awaria styczników w obudowie PDU.
• Przegrzewanie PDU – woń spalenizny, ślady przegrzania.
• Zapisanie błędów w pamięci sterownika. Kod błędu wskazujący na PDU nie zawsze oznacza, że sam PDU jest uszkodzony.

Podobne objawy awarii pojawiają się przy uszkodzeniach akumulatora trakcyjnego (głównej baterii auta), falownika (inwertera), ładowarki pokładowej OBC, a także konwertera DC/DC. Dlatego niezbędna jest dokładna diagnostyka, aby znaleźć podzespół odpowiedzialny za awarię. Tym bardziej, że wymiana każdej z wyżej wymienionych części jest bardzo droga.

Jak diagnozuje się Power Distribution Unit w samochodzie elektrycznym?

Przypominamy: diagnostykę i naprawy samochodów elektrycznych oraz samochodów hybrydowych PHEV mogą przeprowadzać jedynie mechanicy, mający uprawnienia do 1kV a także posiadający odpowiedni sprzęt diagnostyczny, przeznaczony do obsługi aut elektrycznych. Należy pamiętać o odpowiednim stanowisku pracy, oznaczonym we właściwy sposób, a także o stroju ochronnym i odpowiednich narzędziach, przeznaczonych do pracy z autami elektrycznymi (z wysokim napięciem).

Jak przebiega profesjonalna diagnostyka Power Distribution Unit w samochodzie BEV?

• Podłączenie komputera diagnostycznego z zaawansowanym oprogramowaniem i odczytanie błędów sterowników w układzie High Voltage.
• Analiza parametrów rzeczywistych: napięcia, stanu styczników, statusu precharge, napięcia przed i za poszczególnymi elementami PDU, a także wartości izolacji.
• Sprawdzenie stanu izolacji, zwłaszcza pod kątem przebić w kierunku nadwozia auta.
• Po odłączeniu prądu sprawdza się stan złączy, stan przewodów, ślady korozji spowodowane przez wilgoć, ślady po przegrzaniu, ewentualnie uszkodzenia mechaniczne.
• Przeprowadza się pomiary napięcia, pomiary spadków napięcia, pomiary ciągłości obwodów.

Czy naprawa PDU w samochodzie elektrycznym jest możliwa?

To zależy od modelu samochodu, stanu PDU, dostępu do części zamiennych i możliwości warsztatu naprawiającego EV. Amerykańskie i chińskie warsztaty EV wymieniają bezpieczniki, styczniki, rezystory pre-charge, uszkodzone (skorodowane) złącza itd. W przypadku uszkodzenia szyb, obudowy, braku części zamiennych wymienia się cały moduł PDU.

W przypadku ASO najczęściej zarządzana jest bardzo droga wymiana całego podzespołu PDU. W efekcie rozbieżność pomiędzy cenami naprawy jest ogromna. Naprawa w warsztacie niezależnym kosztuje od kilkuset do kilku tysięcy złotych (w zależności od uszkodzenia). Obejmuje ona demontaż, otwarcie, naprawę (wymianę uszkodzonych podzespołów), testy, montaż i ponowne testy całego auta.

Wymiana PDU na nowy w ASO może kosztować nawet kilkadziesiąt tysięcy złotych.