Bohaterem tego artykułu będzie Mercedes-Benz CLA 250e z 2022 roku wyposażony w napęd hybrydowy typu plug-in (PHEV – Plug-in Hybrid Electric Vehicle). Samochód ten stanowi definicję pełnej hybrydy, w którym silnik spalinowy współpracuje z silnikiem elektrycznym zintegrowanym z przekładnią automatyczną. Silnik elektryczny zasilany jest litowo-jonowym akumulatorem o napięciu roboczym wynoszącym 360V, co umożliwia jazdę w trybie czysto elektrycznym, wspomaganie napędu spalinowego oraz magazynowanie energii odzyskiwanej podczas hamowania. Akumulator może być ładowany zarówno w trakcie jazdy, jak i z zewnętrznego źródła energii prądu przemiennego poprzez gniazdo ładowania umieszczone w nadwoziu pojazdu. Za proces ładowania z sieci odpowiada ładowarka pokładowa OBC (On-Board Charger), której praca jest stale nadzorowana przez system zarządzania energią elektryczną.

Do warsztatu trafił właśnie egzemplarz CLA 250e, w którym klient zgłaszał sporadyczne problemy z ładowaniem pojazdu z sieci. Samochód czasami ładował się prawidłowo, natomiast w innych sytuacjach proces ładowania nie rozpoczynał się lub był przerywany krótko po podłączeniu przewodu. Podczas normalnej jazdy pojazd nie wykazywał żadnych objawów nieprawidłowego funkcjonowania napędów: spalinowego ani elektrycznego, co od początku mogło sugerować, że problem dotyczy wyłącznie układu ładowania.

Diagnostykę rozpoczęto przy użyciu testera mega macs X firmy Hella Gutmann (zdjęcie 1).

W pamięci sterowników zapisane były m.in. kody usterek: P0CF71F oraz P0D8400. Pierwszy z nich odnosił się do nieprawidłowego stanu przewodu pilotażowego złącza ładowania, drugi natomiast wskazywał, że ładowarka pokładowa nie przechodzi w prawidłowy tryb pracy z uwagi na niespełnione warunki wejściowe. Istotne było to, że żaden z zapisanych kodów (zdjęcie 2) nie wskazywał na uszkodzenie akumulatora wysokonapięciowego, silnika elektrycznego czy też falownika.

Kluczowym etapem diagnostyki była analiza parametrów rzeczywistych odczytanych w trakcie próby ładowania pojazdu, czyli w momencie, gdy kabel ładowania był fizycznie podłączony do gniazda, a system podejmował decyzję o rozpoczęciu lub blokadzie procesu ładowania. Mega macs X umożliwił szczegółowy wgląd w poszczególne parametry układów wysokiego napięcia (zdjęcie 3).

W trakcie diagnostyki stan naładowania akumulatora wynosił około 48%, z kolei napięcie całkowite akumulatora mieściło się w zakresie około 357–360 V, natomiast napięcia poszczególnych ogniw były wyrównane i stabilne. Napięcie maksymalne pojedynczego ogniwa osiągało wartość około 3,63 V, minimalne około 3,62 V, co dawało różnicę rzędu 0,01 V. Tak niewielka różnica napięć ogniw jednoznacznie potwierdzała wysoką sprawność akumulatora i pozwoliła wykluczyć baterię jako przyczynę problemów z układem ładowania.

Jednocześnie parametry związane z samym procesem ładowania wskazywały brak rzeczywistego przepływu prądu do akumulatora. Prąd ładowania pozostawał na poziomie bliskim zeru (0,2 A), a system nie potwierdzał poprawnego rozpoznania wtyczki oraz kabla ładowania (zdjęcie 4). Oznaczało to, że ładowarka pokładowa „widziała” prawidłowe napięcie akumulatora wysokonapięciowego, lecz nie otrzymywała stabilnych sygnałów wejściowych ze złącza ładowania, w związku z czym nie pozwoliła na aktywacje procesu ładowania.

Zdjęcie 4. Odczyt parametrów w momencie ładowania pojazdu potwierdził zarejestrowane kody usterek. (autor: M. Leśniewski).Dalsza naprawa polegała na kontroli organoleptycznej gniazda do ładowania pojazdu i wykazała powierzchniową korozję styków. Korozja ta miała charakter kontaktowy i nie powodowała trwałej przerwy obwodu, lecz lokalny wzrost rezystancji oraz niestabilność sygnałów sterujących, co w pełni tłumaczyło sporadyczny charakter przedstawionej usterki. Kluczową informacją okazał się fakt, że klapka ochronna złącza ładowania została wcześniej skradziona, a pojazd przez pewien czas był wystawiony na działanie czynników zewnętrznych co było konsekwencją braku zabezpieczenia portu ładowania. W tym okresie styki gniazda były bezpośrednio narażone na wilgoć, opady atmosferyczne, zanieczyszczenia drogowe.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa układów wysokiego napięcia nawet niewielka rezystancja we wtyczce złącza ładowania jest traktowana przez systemy monitorujące jako potencjalne zagrożenie. W konsekwencji system blokuje proces ładowania i zapisuje kody usterek związane z przewodem pilotażowym oraz ładowarką pokładową, mimo że akumulator wysokonapięciowy i napęd pozostają w pełni sprawne. Po oczyszczeniu styków gniazda ładowania problem został całkowicie wyeliminowany i kolejne próby ładowania przebiegały prawidłowo, a kody usterek nie pojawiały się ponownie.

Opisany przypadek jednoznacznie pokazuje, jak istotne w diagnostyce pojazdów PHEV jest połączenie analizy kodów usterek z oceną parametrów rzeczywistych i klasyczną kontrolą stanu fizycznego elementów. Tester Mega macs X odegrał w tym procesie kluczową rolę, umożliwiając precyzyjną ocenę stanu akumulatora wysokonapięciowego poprzez monitoring napięcia całkowitego oraz napięć maksymalnych i minimalnych poszczególnych ogniw. Dzięki temu możliwe było szybkie wykluczenie kosztownych komponentów HV i zawężenie diagnostyki do rzeczywistej przyczyny problemu. Ponadto, zarejestrowane kody usterek zostały opisane w sposób pozwalający określić dalsze czynności diagnostyczne (zdjęcie 5).

Zaprezentowany przypadek Mercedesa CLA 250e Hybrid pokazuje, że nowoczesna diagnostyka pojazdów hybrydowych to przede wszystkim wyspecjalizowany sprzęt i wiedza o budowie naprawianego auta.