EV-Zuverlässigkeit und Wartung

EV-Shop und Wartungsgespräch mit Dr. Mark Quarto von Quarto Technical Services

Der Antriebsstrang von Elektrofahrzeugen (EV) ist im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren viel einfacher. Diese Motoren benötigen keine normale Wartung wie Ölwechsel, Zündkerzen-, Kraftstoff- und Ölfilterwartung. Elektromotoren sind im Allgemeinen zuverlässig, langlebig und leicht zu warten. Auch wenn Elektromotoren weniger Wartung benötigen, müssen sie dennoch nach dem vom Hersteller empfohlenen Zeitplan gewartet werden. Normalerweise konzentriert sich jeder auf die Batterien, aber wenn es um die Motoren geht, gibt es eine große Lücke in der Bewertung und den Fähigkeiten, die für die Diagnose von Elektromotoren erforderlich sind. “Wenn ich mich im Laufe der Jahre mit vielen Kfz-Technikern und Ausbildern unterhalte, geben die meisten schnell zu, dass sie nur wenig Erfahrung mit der Prüfung, Analyse und Diagnose von EM-Systemen haben. Obwohl die Techniker mit den Diagnosemethoden für herkömmliche Antriebsstränge gut vertraut sind, sind ihre Erfahrungen im Bereich der elektrischen Antriebsstränge weniger ausgeprägt.”

Testen des EV-Motors

Der Gebrauchtwagen- und Zweitwagenmarkt für Elektrofahrzeuge wirft weiterhin die Frage auf, wie Techniker elektrische Antriebsstrangsysteme sicher analysieren und diagnostizieren können. Die Diagnose von Antriebsmotoren und Generatoren (Elektrische Maschinen – EM) und die Analyse des Betriebszustands (State-of-Health – SOH) sind in den Mittelpunkt der Fahrzeugdiagnose und -analyse gerückt. Kraftfahrzeugtechniker haben großes Interesse daran bekundet, modernste Analyse- und Diagnoseverfahren zu erlernen, die bei der Bestimmung des SOH-Wertes eines EM helfen.

Da elektrifizierte Fahrzeuge auf dem Markt immer älter werden, stellen sich Erstbesitzer älterer Fahrzeuge, Zweitbesitzer und Flotten nun die Frage, wie der Zustand des Antriebsmotors und des Generators (Stator und Rotor) bei der Bestimmung des SOH eines Fahrzeugs zu bewerten ist. Techniker im Außendienst wünschen sich eine Diagnosemethode, wenn sie eine Störung des elektrischen Antriebsstrangs feststellen wollen. Insbesondere die On-Board-Diagnose von OEM-Fahrzeugen bietet möglicherweise keine umfassende Analyse, die für die Bestimmung des Zustands eines gealterten EM erforderlich ist, und liefert keine Klarheit über Probleme innerhalb des EM oder seines Wechselrichtermoduls (PIM). Da sich die Kosten für ein EM- oder PIM-System auf Tausende von Euro belaufen können, ist es wichtig, die Ursache des Problems zu ermitteln und festzustellen. Die für die Ermittlung der Ursache eines Problems erforderliche Arbeitszeit kann übermäßig zeitaufwendig sein und die Kosten für die eigentliche Reparatur erhöhen. Wenn die Systeme falsch diagnostiziert werden, steigen die Ersatzteil- und Arbeitskosten erheblich an. Weder der Ersatzteilmarkt noch die Erstausrüster haben EM SOH im Vergleich zum traditionellen Gasmotor (ICE oder Verbrennungsmotor) als Teil eines formalen Serviceprüfverfahrens integriert.

Würde man einen Kfz-Techniker nach den Ursachen für eine herkömmliche Fehlzündung, Drehzahlschwankungen, einen mageren/reichen Zustand usw. befragen, wäre es für ihn selbstverständlich, spezifische/gezielte Tests durchzuführen. Einige dieser Motortests umfassen Zylinderausgleich, Kompression, Zylinderleckage, Unterdruckkurven, Zündsystemtests usw. Diese Tests sind endemisch und in der DNA der Kfz-Techniker verdrahtet, wie sie Kfz-Antriebssysteme testen, analysieren und diagnostizieren. Im Vergleich zu EV-Motoren können dieselben Kfz-Techniker vielleicht ein oder zwei Arten von Tests nennen, sind aber mit den zusätzlichen Testelementen, die bei der EM-Analyse verwendet werden, und den damit verbundenen Fehlermodi überhaupt nicht vertraut. Hier liegt die eigentliche Kluft zwischen dem derzeitigen Stand der EM-Analyse und -Diagnose im Kfz-Servicebereich.

Aktueller Stand der Wartung und Fehlerbehebung von EV-Motoren

Kraftfahrzeugtechniker sind bereits mit einer immensen Anzahl von Kursen überfordert, die sie jährlich besuchen, nur um mit den herkömmlichen Technologien für Verbrennungsmotoren (ICE) auf dem Laufenden zu bleiben. Und da die Verbrennungsmotortechnologie den größten Teil der täglichen Interaktion eines Technikers ausmacht, ist es für ihn (und den Unternehmer) eine lästige Aufgabe, die Bereitstellung umfangreicher Schulungsstunden für das Erlernen von elektrischen Antriebssystemen zu rechtfertigen. Der Automobilmarkt hat jedoch einen Höhepunkt erreicht. Die Zahl der auf dem Markt befindlichen Produkte für Elektrofahrzeuge, die kurz vor Ablauf ihrer Garantiezeit stehen oder deren Garantiezeit abgelaufen ist, erreicht allmählich eine beträchtliche Zahl. Der weltweite Absatz von Elektrofahrzeugen belief sich im Jahr 2019 auf rund 7,2 Millionen Stück, was einem Anstieg von 57 % gegenüber den im Jahr 2017 insgesamt verkauften Elektrofahrzeugen entspricht. Diese Mengen können nicht länger ignoriert werden, insbesondere nicht vom Kfz-Ersatzteilmarkt.

Kraftfahrzeugtechniker sind bereits mit einer immensen Anzahl von Kursen überfordert, die sie jährlich besuchen, nur um mit den herkömmlichen Technologien für Verbrennungsmotoren (ICE) auf dem Laufenden zu bleiben. Und da die Verbrennungsmotortechnologie den größten Teil der täglichen Interaktion eines Technikers ausmacht, ist es für ihn (und den Unternehmer) eine lästige Aufgabe, die Bereitstellung umfangreicher Schulungsstunden für das Erlernen von elektrischen Antriebssystemen zu rechtfertigen. Der Automobilmarkt hat jedoch einen Höhepunkt erreicht. Die Zahl der auf dem Markt befindlichen Produkte für Elektrofahrzeuge, die kurz vor Ablauf ihrer Garantiezeit stehen oder deren Garantiezeit abgelaufen ist, erreicht allmählich eine beträchtliche Zahl. Der weltweite Absatz von Elektrofahrzeugen belief sich im Jahr 2019 auf rund 7,2 Millionen Stück, was einem Anstieg von 57 % gegenüber den im Jahr 2017 insgesamt verkauften Elektrofahrzeugen entspricht. Diese Mengen können nicht länger ignoriert werden, insbesondere nicht vom Kfz-Ersatzteilmarkt.

Gegenwärtig verlassen sich die Techniker stark auf Muster (Erkennung) von Systemausfällen als Methode zur Ermittlung der Grundursache für herkömmliche (ICE) Systemausfälle. “Leider entwickeln sich die mechanischen, elektrischen und magnetischen Technologien der EM-Antriebsstränge so schnell weiter, dass Musterfehler zu einem weniger effektiven Diagnoseansatz führen würden. Ohne ein solides technisches Fundament in der EM-Technologie wird die Analyse und Diagnose für einen Techniker zu einem buchstäblich harten Kampf. Das Erlernen von EM-Analyse- und -Diagnosetechniken erfordert eine umfangreiche Ausbildung und Erfahrung, die selbst für erfahrene Diagnostiker eine Herausforderung darstellen, es sei denn, die Analyse- und Prüfgeräte können elektrische und magnetische Daten so aufbereiten, dass die Arbeit der Analyse und Diagnose einfacher wird.”

Wartung und Fehlersuche für EV-Motoren

Das ALL-TEST PRO 33 EV™-Gerät ist das einzige Gerät, das für die Prüfung von speziellen Permanentmagnetmotoren und Motoren/Generatoren in Elektro- und Hybridfahrzeugen entwickelt wurde. Mit diesem innovativen Hybrid-Magnetprüfgerät können Sie Magnetmotoren in Fahrzeugen mit einem einzigen Gerät prüfen, das schnelle und präzise Diagnoseergebnisse liefert.

Marks Begründung für die Auswahl des AT33EV: “Das AT33EV erzielte die höchste Punktzahl von fünf (5) MGU-Prüfmethoden in einer internen Studie von General Motors (GM), die mein Team 2011 durchführte, um die Aussichten für die Prognose- und Testfähigkeiten von MGU-Prüfgeräten zu ermitteln. Es erzielte auch die höchste Punktzahl in einer Studie, die von einem externen Lieferanten für Elektromotorenprüfungen für GM durchgeführt wurde, als die Studie repliziert wurde, um die Wiederholbarkeit der Testergebnisse und der Geräteleistung sicherzustellen. Daher ist das AT33EV ein überlegenes Prüfgerät für die Durchführung von 3-Phasen-EM-Prüfungen und SOH-Analysen. Einer der Hauptvorteile des AT33EV ist die Möglichkeit, einen EM-Rotor zu prüfen, ohne ihn drehen zu müssen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das EM vollständig statisch geprüft werden kann. Für den Techniker bedeutet dies, dass die Prüfung bei abgeschaltetem Hochspannungssystem durchgeführt werden kann und keine Prüfungen auf der Straße erforderlich sind – alle Prüfungen können in der Servicebucht durchgeführt werden.”

Zu den Prüfparametern des MGU SOH gehören Gleichstrom (DC), Widerstand (Milliohm), Induktivität, Impedanz, Kapazität, Phasenwinkel, Stromfrequenzgang, Verlustfaktor (Verschmutzung) und Isolationswiderstand. Das AT33EV ermöglicht eine schnelle Fehlersuche und Validierung des Motoranschlusses und des Motorzustands eines Systems.

Mark Quarto arbeitet seit über 32 Jahren im Bereich der Technologie für elektrifizierte Fahrzeuge. Seine Erfahrung umfasst die meisten Bereiche der Automobilentwicklung und -technik. Seine Arbeit in den Bereichen elektrische Systeme, Fahrzeugelektrifizierung, Antrieb und Energiemanagement veranlasste ihn, sein eigenes Unternehmen zu gründen, in dem er als Lehrer, Mentor und Berater für verschiedene OEMs, Wiederaufbereiter und Aftermarket-Unternehmen auf dem Markt für Elektrofahrzeuge tätig ist. Einige von Marks Arbeiten umfassen: EV1 von GM, Chevrolet Tahoe/Yukon 2 Mode Hybrid, Chevrolet Spark, Volt und Equinox, Brennstoffzellen-Demonstrationsflotte und andere fortschrittliche Konzeptfahrzeuge. Quarto Technical Services ist der Vertriebspartner von ALL-TEST Pro für EV-Testgeräte und Beratung.

ALL-TEST Pro (ATP) bietet seit über 30 Jahren sichere, schnelle und zuverlässige Antworten auf Fragen zu Motoren mit patentierter, bewährter Technologie und Ausrüstung. Die Produktpalette von ATP wird in vielen Branchen eingesetzt, z. B. in der verarbeitenden Industrie, der Lebensmittelverarbeitung, der Wasser- und Abfallwirtschaft, der Stahlindustrie, der Versorgungswirtschaft, der Luft- und Raumfahrt, dem Transportwesen und vielen mehr. Alle Geräte sind handlich, schnell, tragbar und sicher und liefern Informationen über den Zustand von Motoren und Komponenten im Vergleich zu herkömmlichen Prüfgeräten, die Messungen erzeugen, die interpretiert werden müssen.