ODR‐20100415
De elektronica van de voertuigen en het gebruik van een starbooster. Inhoud 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
De electronische systemen ‐ De Can‐Bus ................................................................................................. 1 Alimentatie van een voertuig .................................................................................................................... 2 Wat is een Booster? .................................................................................................................................. 3 Wat een electronisch systeem kan beschadigen ...................................................................................... 3 Bescherming mechanisme ......................................................................................................................... 5 Aanprijzingen van de automobielconstructeurs ....................................................................................... 5 Enkele gevaarlijke toepassingen................................................................................................................ 7
1. De elektronische systemen ‐ de Can‐Bus
1.1. Korte introductie Sinds het begin van de jaren 80 integreren de automobielconstructeurs een groot aantal elektronische systemen en componenten die meer en meer functies beheren. Deze componenten bevinden zich in de meeste alimentatiemodulen van de navigatie, veiligheid en motorbeheer systemen. Deze zijn verschenen volgen drie opeenvolgende fase: De periode waarin elk systeem onafhankelijk was; degene waarin enkele systemen aan elkaar verbonden werden en de huidige periode waarin alles samen met elkaar moet communiceren.
1.2. Multiplexing1 Multiplexing betekend de informatie tussen verschillende elektrisch toebehoren te laten circuleren door het aantal kabels tussen elk van deze te verminderen. Deze techniek schakelt de behoefte uit om de lijnen van elk door te voeren informatie samen te kabelen. (punt‐aan‐punt connectie). Het elektrisch circuit dat alle informatie van elke captor vervoert noemt men een BUS. De introductie van BUS multiplexing (CAN genoemd) in voertuigen had dus voor bedoeling het aantal kabels in het voertuig te minderen. Dit heeft vooral de vermenigvuldiging toegelaten van het aantal calculators en captors verdeeld over heel het voertuig en de corresponderende prestaties (verbruik mindering, minder pollutie, Active/passieve veiligheid, comfort, pechdetectie,…), waardoor de kabels ook niet te veel verlengd werden. Inderdaad, zodra een systeem (wagen, vliegtuig, telefonisch netwerk,…) een zeker niveau van ingewikkeldheid bereikt heeft is een punt‐aan punt connectie onmogelijk door het te groot aantal kabels te installeren en door de kost hiervan.2 1
http://www.educauto.org/Documents/Tech/ANFA‐MULTIPLEX/multiplex.pdf http://fr.wikipedia.org/wiki/CAN_bus
2
1
ODR‐20100415
1.3. De BUS CAN De BUS CAN (Controller Area Network – CAN BUS) is een bus ontstaan uit de samenwerking tussen de universiteit van Karlsruhe en het bedrijf Bosch en is voornamelijk gebruikt in de automobiel sector. De informatie komende van de verschillende captors worden gecentraliseerd in de boordcomputer via deze BUS. De aanwezigheid van een CAN‐BUS maakt een tussenkomst en het toevoegen van een bijzaak zeer delicaat. BEIJER AUTOMOTIVE (www.in‐car.nl) levert tegen een abonnement alle informaties en nodige uitrusting om interventies te ondergaan op alle voertuigen met een BUS CAN. Zonder deze informaties en het respect van de handleiding kan een eenvoudige connectie van een toebehoor de elektronische systemen van het voertuig ontregelen of beschadigen.
2. Alimentatie van een voertuig De historische functie van een batterij is het opstarten van voertuigen, machine of werktuigen. Welnu, sinds de introductie van elektronische componenten is het opstarten van een voertuig een functie tussen vele anderen. Het is veel belangrijker geworden het groot aantal systemen en elektrische componenten hierboven vermeld te bevoorraden.3 In een 12V voertuig zijn de systemen gemaakt om op een 12V alimentatie te werken. Een goed opgeladen batterij in een voertuig bereikt echter een spanning van 12,6V a 13V in functie van zijn technologie. De stroomgenerator van het voertuig geeft 14,4V af wanneer het voertuig rijdt welk de batterij onderweg terug oplaadt. De meeste elektronische componenten werken volgens twee verschillende wijzen. Eerst werken deze op maximale stroom wanneer het voertuig rijdt dankzij de batterij en het laadsysteem. Wanneer de motor stilstaat gebruiken meerdere microprocessoren en andere elektronische ondersystemen in wakende toestand een minimale stroom op de batterij. Aangezien er zo een 30 tal steeds in werking kunnen blijven (noodzakelijk voor de navigatiesystemen, veiligheid, temperatuurcontrole en motorbeheer) is er een groeiende nood aan kracht voor de batterijen zelfs als de motor stilstaat welk een batterij volledig kan ontladen in enkele dagen. Zodat hoe meer luxe een wagen heeft, hoe meer uitrustingen deze bevat en hoe doeltreffender de batterij en het alimentatie systeem moeten zijn. 4 De nieuwe generatie batterijen moeten de elektrische alimentatie van elke component waarborgen in elke omstandigheid en ondanks de nieuwe technologieën maar deze zijn nochtans niet onfeilbaar. Dientengevolge blijft batterijpech de eerste oorzaak van stilstaande voertuigen. Deze stelde nog 15,7 % van de pech oorzaken in 2009 in Duitsland volgens ADAC.5 Boosters hebben dus nog mooie dagen voor hen liggen. 3
http://www.carfix.be/dossiers/tabid/1172/default.aspx?_vs=0_F&id=ECF0133f01.mth http://www.eetimes.eu/france/201002012 5 http://www1.adac.de/Auto_Motorrad/pannenstatistik_maengelforum/pannenstatistik_2008/bilanz_2009/default.asp?TL=2 4
2
ODR‐20100415
3. Wat is een Booster? Een Booster is een koffer welk een of meerdere 12V batterijen bevat aangesloten aan kabels, klemmen en andere componenten zoals voltmeter, zekering, enz. Geen enkel elektronisch systeem beheert de booster. Het is dus een vervanging batterij met een hoge start capaciteit. In functie van het type booster zijn de batterijen seriegeschakeld (24V) of parallel (12V) gemonteerd. Een booster gebruiken betekend dus de batterij van het voertuig vervangen door een nieuwe. De Ceteor batterijen die wij in onze boosters gebruiken zijn AGM type batterijen van puur lood specifiek gemaakt om een energie tegen zeer hoge stroomsterkte te leveren bij het opstarten. Inderdaad wat belangrijk is bij het opstarten zijn de start ampère geleverd door de batterij van de booster of van het voertuig. Tijdens het gebruik van een booster gaat de starter van het voertuig de nodige ampère uit de batterij van de Booster halen die de batterij van het voertuig te kort heeft. De Booster stelt elektrische energie ter beschikking van het voertuig en zijn starter zodra het contact gedraaid wordt maar spuit het niet vanzelf door het stroomcircuit van het voertuig. Daarentegen zodra de booster aan het voertuig wordt aangesloten is de spanning van de booster aan het voortuig aangebracht. In een goed geladen booster beschikt elke batterij van ± 13V. Dat betekend dat een booster van Ceteor een maximale spanning van 13V op een 12V voertuig zal aanbrengen en een maximale spanning van 26V op een 24V voertuig welk niet meer is dan de wisselstroomgenerator of de batterij van het voertuig. Er bestaat dus geen enkele reden waarom het aansluiten van een 12V booster op een 12V voertuig enige schade kan aanbrengen aan de elektronica van het voertuig.
4. Wat kan een elektronisch systeem beschadigen ?
4.1. Verplichting Om elektronica te integreren aan alle functies van een voertuig stoten ingenieurs tegen draconische verplichtingen: enorme temperatuur gradiënten (tot 50°C per minuut voor een dashbord oververhit aan 70°C door de zon dat plotseling tot 20°C wordt gehaald door de airco), vochtigheid, aanwezigheid van koolwaterstof, enz. Noem ook nog de massa problemen op: hoe het elektronisch systeem verdedigen tegen uitwendige elektromagnetische storingen in een voornamelijk metalen cabine? Men meet dikwijls overspanningen van 30 volts op een 12 volts circuit. U moet om daartegen te weerstaan een zeer robuust
3
ODR‐20100415
elektronica.6 De meest opgeroepen reden wanneer er schade zijn aan de elektronica van voertuigen is een piekspanning. Over het algemeen zijn het belangrijke spanningschommelingen die in staat zijn om de elektronische componenten van voertuigen te beschadigen.
4.2. Piekspanningen Een piekspanning is gewoonweg een potentiaalverschil. Dat betekend dat er een piek of een daling is van de spanning wanneer er een hogere of lager spanning wordt toegepast aan de nominale spanning van het systeem. Deze piekspanningen veroorzaken klein of grote vonken in functie van het potentiaalverschil. De “elektrische bogen” gevormd door sommige piekspanningen tijdens een elektrische lassing bijvoorbeeld kunnen zeer belangrijke schade aanrichten. Een piekspanning zal ook kunnen gebeuren tijdens een zogezegd “lege” ladingsfase. De lege lading is een geval waarin de batterij kabels losgekoppeld zijn terwijl de wisselstroomgenerator stroom afgeeft. Dit kan gebeuren wanneer een batterijpool los is en dat de motor draait of wanneer een batterij kabel breekt terwijl de wagen rijdt. De brutale loskoppeling van een batterijkabel kan transitie piekspanningen tot 60 V veroorzaken omdat de dynamo een afwezige batterij probeert op te laden. Voor dezelfde reden is het verboden om een Booster af te koppelen van een draaiend voertuig zonder batterij7. Hier is een concreet voorbeeld waar een piekspanning de elektronische componenten van een voertuig hebben beschadigd. Een mechanieker heeft een Booster aangesloten op een geaccidenteerd voertuig met batterijpech. Na het opstarten van het voertuig heeft hij gas gegeven om de motor goed te laten draaien en de airbag is in zijn gezicht gesprongen. Hij heeft niet verstaan wat er gebeurd was en heeft de motor opnieuw doen draaien en de tweede airbag is ook ontploft. Denkende dat de Booster de oorzaak was heeft hij ons opgebeld. Wij hebben hem uitgelegd dat het onmogelijk was dat een Booster deze schade veroorzaakt had en het voertuig werd teruggestuurd naar de fabrikant voor onderzoek. Nu blijkt dat de regelaar van de dynamo niet meer werkte waarschijnlijk door het ongeval en dat de dynamo 32 volts leverde welk de elektronische componenten van de airbag niet hebben verdragen.
4.3. Lage spanning Het kan ook gebeuren dat het elektrische netwerk beschadigd wordt omdat het niet voldoende gevoed is. Het is inderdaad zeer delicaat om een elektrisch netwerk te doen werken wanneer er te weinig spanning is en dit netwerk te beschermen tegen een vroegtijdige dood.
6
http://www.espace‐sciences.org/science/10065‐sciences‐ouest/10203‐118/10721‐dossier‐du‐mois/15576‐les‐nouvelles‐technologies/15578‐l‐ electronique‐automobile/index.html 7 http://www.eetimes.eu/france/201002012
4
ODR‐20100415
Een van de zwakheden van elektronische systemen is dat het voor hen moeilijk is om op hun eigen alimentatie te letten omdat het nazichtmechanisme ook gevoed moet zijn om te werken; Het is dus een vicieuze cirkel. Een dalende spanning zou ook vastgesteld worden bij een koude start bij voorbeeld. Een koude start is een toestand dat ontstaat wanneer de motor van een wagen onderworpen is aan zeer lage of aanvriezende temperaturen gedurende een bepaalde tijd. De motorolie wordt zeer viskeus en verplicht de dynamo om een hogere koppel te leveren welk meer stroom vraagt aan de batterij. Deze belangrijke stroomvraag kan de spanning onder 4V doen dalen tot het opstarten van de motor waarna deze opnieuw aan zijn normale waarde van 12V tot 13,8V zal komen.8
5. Beveiligingmechanisme Automobielfabrikanten die bewust zijn van deze dwang hebben verschillende mechanisme voorzien om de actuele netwerken te beschermen tegen hogere potentiaalverschillen dan diegene geproduceerd door een draaiende dynamo. Dit betekent niet dat er geen schade veroorzaakt kan zijn. Daarom is de elektronica van een 12V voertuig voorzien om pieken te verdragen tot 30V in functie van het merk en type van het voertuig natuurlijk. Componenten geplaatst op de dynamo kunnen de spanning begrenzen en de meeste spanning schommelingen tot zich nemen. Daarom blijven de spanning verschillen die kunnen ontstaan bij het gebruik van een Ceteor Booster in de specificaties van het elektronisch netwerk.
6. Aanprijzingen van de automobielfabrikanten Overigens geven de automobielfabrikanten meestal instructies over de te volgen methode bij batterijpech in hun gebruiksaanwijzingen van het voertuig waarbij hier de belangrijkste uitgelegd zijn:
6.1. Starten met een battrij op de grond en startkabels. De automobielfabrikanten raden meestal aan om een voertuig terug op te starten met een batterij op de grond en startkabels welk uiteindelijk aan hetzelfde komt dan een Booster te gebruiken. Zoals wij het bovenaan gezien hebben zolang de spanning van de Booster of hulpbatterij dezelfde is als die van het elektrisch netwerk is er geen enkel schaderisico. Een 12V Booster die in plaats of in parallel aangesloten is op de batterij van het voertuig stelt dus geen gevaar voor een elektronisch netwerk in 12V. 8
http://www.eetimes.eu/france/201002012
5
ODR‐20100415
Gebruik van een startkabel9 10
6.2. Bypass met een ander voertuig dankzij startkabels. Als men kabels gebruikt tussen twee voertuigen moeten beide motoren stilliggen om de klemmen te plaatsen op de batterijen van de twee wagens en om deze af te koppolen11. Na het starten moet de motor 10 a 15 minuten tegen 2.500TM blijven draaien om de batterij op te laden alvorens de klemmen af te koppolen omdat 1een of twee dynamo’s nog kracht gaven om de lege batterij op te laden. Als men de klemmen aan of loskoppelt terwijl de dynamo’s draaien zal er een vonk ontstaan. Deze vonk is net zoals een kleine bliksemslag die in de batterij van het voertuig gaat smelten welk een eerste schokdemper is maar deze kan ook de zwakste elektronische componenten beschadigen of verwoesten. Een gebruiker op de 1000 kent deze regel maar weinig brengen deze in praktijk. Tijdens deze interventie geeft het hulpvoertuig de mogelijkheid aan het voertuig met pech om opnieuw op te starten. Men raad trouwens aan om de twee voertuigen samen aangesloten te laten na het opstarten met de motor draaien gedurende enkele minuten alvorens de kabels los te koppolen. Zoals wij het wat vroeger gezien hebben en in een voertuig in goede staat zal de dynamo de batterij, het elektrische en elektronisch netwerk met 14.4V voeden. Aangezien deze netwerken voorzien zijn om met 14,4V te werken zullen deze zonder geen enkel probleem de 13V van een goed geladen Booster verdragen.
6.3. Batterijwissel Uiteraard blijft de ideale oplossing bij herhaaldelijk batterijpech deze te vervangen. Het is waar dat als de batterij van het voertuig bijna leeg is (1‐2V) tijdens het aansluiten van de Booster welk wel goed geladen is (13V) zal er een piekspanning ontstaan. Maar zoals eerder gezien kunnen de elektronische systemen dit potentiaalverschil verdragen. Overigens komt het aansluiten in parallel van een goed opgeladen Booster op een ander voertuig in theorie en in praktijk tot het vervangen van een defecte batterij door een nieuwe batterij.
9
Tiré du manuel d’utilisation d’une Renault Scenic 2006 Tiré du manuel d'utilisation de Mercedes Benz – 2010 http://www4.mercedes‐benz.com/manual‐cars/ba/cars/230/en/in‐depth/d13e65074.shtml 11 http://www.castrol.com/castrol/genericarticle.do?categoryId=8334023&contentId=6030290 10
6
ODR‐20100415
7. Enkele gevaarlijke praktijken Een groot aantal oude praktijken kunnen in tegenstelling tot een Booster een groot aantal elektronische componenten beschadigen.
7.1. Overspanning : 50 jaar geleden, wanneer een 12V voertuig niet starten werd een tweede batterij aangesloten in parallel met kabels. Indien het voertuig dan nog steeds niet starten werd deze tweede 12V batterij vaak in serie gezet om 24V te krijgen. De dynamo draaide daarmee twee maal sneller waardoor de motor wel kon starten. Destijds was het enig gevaar het verbranden van de koplampen door een overspanning indien deze niet uit waren of de dynamo in geval van benzinepech. Wanneer de elektronische componenten aangekomen zijn op de moderne voertuigen hebben deze het niet volgehouden. Voor deze reden en om de te vermijden de batterij van het voertuig te verwoesten is het niet uitdrukkelijk aangeraden om een 12/24V Booster welk in 24V positie staat aan te sluiten op een 12V voertuig.
7.2. Contact tussen de klemmen om de batterij te testen : Sinds de batterij bestaat gebruiken alle mekaniekers wereldwijd kabels of schroevendraaiers om de krachtstatus van een batterij na te kijken. Zij plaatsen de klemmen op de polen van de batterij van het voertuig in panne (of een schroevendraaier op beide polen) en nemen daarna de klemmen aan de andere kant van de kabels en zetten deze snel samen in contact met elkaar. Er ontstaat dan een vonk en in functie van de kracht kunnen ze schatten als de batterij opgeladen, laag of helemaal ontladen is. Zij handelen op dezelfde manier om een batterij te kiezen in hun voorraad om een klant te gaan helpen op de baan. Deze techniek veroorzaakt een kortsluiting welk miljoenen elektronische componenten vernietigt zonder echter zichtbare sporen hiervan na te laten op het voertuig maar wel op de klemmen. Om dit te beseffen hoeft U enkel naar de buitenkant van de startkabel klemmen te kijken die gebruikt worden door garagisten of takeldiensten en die vaak bezaaid zijn met kortsluitingsporen. De kortsluitingsporen die veroorzaakt worden door een polariteitinversie verschijnen aan binnenkant van de klemmen. Hier is een concreet voorbeeld van de schade veroorzaakt door zulke handelingen. Een klant is naar een garage gereden in het begin van de zomer omdat zijn airco verbrand was. Het bleek dat zijn voertuig in oktober op deze manier gedepanneerd werd en tijdens de “batterijtest” werd de elektronica van de airco beschadigd of vernietigd. 7
ODR‐20100415
Deze procedé is onmogelijk met een Ceteor Booster. Deze werkwijze kan niet worden gebruikt met een van onze SOS‐boosters, sommige mecaniciens gaan op dezelfde manier tewerk om te kijken of de booster goed is opgeladen alvorens iemand met pech verder te helpen. Deze grote “bliksem” (vonk) is honderd keer groter dan deze die wordt veroorzaakt door een draaiende wisselstroomgenerator hoewel deze “kortsluiting” zo goed als geen schade veroorzaakt bij een standaardaccu in de garage, die niet in een voertuig is gemonteerd, kan deze kortsluiting bijzonder veel schade aanrichten op de accu van een booster en vooral aan de zekering. De “loodplaatjes” van een standaardbatterij zijn dik terwijl de “plaatjes” van een booster‐accu bijzonder dun zijn. Dit geeft hen de mogelijkheid meer stroom te geven tijdens een startpoging maar maakt deze ook gevoeliger tegen piekspanningen.
7.3. Soldeersel op een voertuig waarvan de batterij niet losgekoppeld is Tijdens een herstelling op een voertuig met een elektrisch laspost is het mogelijk om een elektrische boog te veroorzaken welk de elektronica van het voertuig zeker zal beschadigen. Een elektrische boog is zoals wij gezien hebben een zeer hoge piekspanning, hoger dan wat de elektronische componenten kunnen verdragen. Voor deze reden raden wij aan om de batterij af te koppolen tijdens zulke herstellingen zodat geen enkel piekspanning veroorzaakt kan worden. Indien dit niet gedaan wordt en dat het stilstaand voertuig daarna weer opgestart word dankzij een Booster, zoals dit vaak het geval is, zullen de schade aan de elektronica op de schuld van de Booster gezet worden. Welk dus natuurlijk een fout is.
7.4. Een voertuig opstarten zonder batterij Wanneer men een voertuig opstart zonder batterij dankzij een bijkomende batterij of een Booster mag deze nooit losgekoppeld worden van het voertuig zolang de motor draait. Inderdaad zoals wij het vroeger gezien hebben zal het eenvoudige feit van het loskoppelen van de batterij of booster de dynamo verplichten om een te hoge spanning te geven welk de elektronische systemen van het voertuig kunnen beschadigen. Op dezelfde manier verbieden de automobielconstructeurs de batterij af te koppelen van een draaiend voertuig met risico van de elektrische componenten te beschadigen.
7.5. Een batterijlader in mode « Boost » gebruiken Op dezelfde manier is het oppassen bij het gebruik van een batterijlader in Boost mode (snelle lading). Deze lader moet aan het elektriciteit netwerk aangesloten worden nadat deze op de batterij van het voertuig geplaatst werd. U moet ook de klemmen van de lader op de batterij loskoppelen alvorens de lader van het elektriciteitnetwerk af te koppelen anders zal er een bliksemslag ontstaan bij het aan en afkoppelen.
8
