Affidabilità e manutenzione dei veicoli elettrici

Electric vehicle workshop and maintenance with Dr. Mark Quarto of Quarto Technical Services

Electric vehicle (EV) powertrains are much simpler than traditional combustion engines. These engines do not require regular maintenance, such as oil changes, spark plugs, fuel, and oil filters. Electric motors are generally reliable, long-lasting, and easy to maintain. While electric motors require less maintenance, they still need to be serviced according to the manufacturer’s recommended schedule. The usual issues everyone focuses on are batteries, but when it comes to motors, there’s a wide gap in the assessment and level of expertise required to diagnose electric motors. “When I’ve spoken to many automotive technicians and instructors over the years, most have readily admitted to having minimal experience testing, analyzing, and diagnosing EM systems. While technicians are well-versed in diagnostic methodologies for traditional automotive powertrains, their experience is a road less traveled in the electric powertrain industry.”

EV Engine Test

The used and second-owner electric vehicle market continues to raise concerns about how technicians can safely analyze and diagnose electric propulsion systems. Motor and generator (EM) diagnostics and state of health (SOH) analysis have become a central part of automotive diagnostics and analysis. Automotive technicians have shown a high level of interest in learning cutting-edge analysis and diagnostic processes to help determine an EM’s SOH.

Poiché i veicoli elettrificati continuano a invecchiare sul mercato, i primi proprietari di veicoli invecchiati, i proprietari secondari e le flotte si pongono ora la domanda “quali sono le condizioni del motore di trazione e del generatore (statore e rotore) per determinare l’SOH di un veicolo?”. I tecnici sul campo desiderano un metodo di diagnostica per individuare le condizioni di guasto di un gruppo propulsore elettrico. In particolare, la diagnostica di bordo dei veicoli OEM potrebbe non fornire l’analisi completa necessaria per determinare lo stato di salute di un EM invecchiato, né fornire chiarezza sui problemi all’interno dell’EM o del suo sistema Power Inverter Module (PIM). Poiché il costo di un sistema EM o PIM può comportare migliaia di dollari di riparazioni, è essenziale identificare e determinare la causa principale del problema. Il tempo di manodopera necessario per identificare la causa principale di un problema può essere eccessivamente lungo, aggiungendo ulteriori costi alla riparazione vera e propria. Se i sistemi vengono diagnosticati in modo errato, i costi dei ricambi e della manodopera aumentano notevolmente. Né l’aftermarket né gli OEM hanno incorporato l’EM SOH come parte di un processo formale di test di assistenza, rispetto al tradizionale motore a gas (ICE o motore a combustione interna).

 

Se un tecnico automobilistico venisse interrogato sulle cause di una tradizionale accensione irregolare dell’ICE, sulle variazioni del regime di rotazione, sulle condizioni di magra/ricchezza, ecc. Alcune di queste prove del motore comprendono il bilanciamento dei cilindri, la compressione, la perdita dei cilindri, le forme d’onda del vuoto, le prove del sistema di accensione, ecc. Queste prove sono endemiche e inserite nel DNA del modo in cui i tecnici automobilistici testano, analizzano e diagnosticano i sistemi di trasmissione. Rispetto ai motori EV, questi stessi tecnici automobilistici possono essere in grado di citare uno o due tipi di test, ma non conoscono affatto gli elementi di prova aggiuntivi utilizzati nell’analisi EM e le modalità di guasto associate. È qui che si trova il divario principale tra l’attuale livello di analisi e diagnostica EM nel campo dell’assistenza automobilistica.

 

Stato attuale della manutenzione e della risoluzione dei problemi dei motori EV

I tecnici automobilistici sono già oberati da un numero immenso di corsi che frequentano ogni anno, solo per rimanere aggiornati sulle tecnologie tradizionali dei motori a combustione interna (ICE). Inoltre, poiché la tecnologia ICE rappresenta la maggior parte delle interazioni quotidiane per un tecnico, è un compito oneroso per lui (e per il proprietario dell’azienda) giustificare lo stanziamento di ore di formazione significative per imparare i sistemi di propulsione elettrica. Tuttavia, il mercato automobilistico ha raggiunto l’apice. Il volume dei prodotti per veicoli elettrificati presenti sul mercato che stanno per terminare il periodo di garanzia inizia a raggiungere cifre significative. Le vendite globali di veicoli elettrici hanno raggiunto circa 7,2 milioni di unità nell’anno 2019, con un aumento del 57% rispetto al totale dei veicoli elettrici venduti nell’anno 2017. Questi volumi non possono più essere ignorati, soprattutto dall’Aftermarket automobilistico.

I tecnici automobilistici sono già oberati da un numero immenso di corsi che frequentano ogni anno, solo per rimanere aggiornati sulle tecnologie tradizionali dei motori a combustione interna (ICE). Inoltre, poiché la tecnologia ICE rappresenta la maggior parte delle interazioni quotidiane per un tecnico, è un compito oneroso per lui (e per il proprietario dell’azienda) giustificare lo stanziamento di ore di formazione significative per imparare i sistemi di propulsione elettrica. Tuttavia, il mercato automobilistico ha raggiunto l’apice. Il volume dei prodotti per veicoli elettrificati presenti sul mercato che stanno per terminare il periodo di garanzia inizia a raggiungere cifre significative. Le vendite globali di veicoli elettrici hanno raggiunto circa 7,2 milioni di unità nell’anno 2019, con un aumento del 57% rispetto al totale dei veicoli elettrici venduti nell’anno 2017. Questi volumi non possono più essere ignorati, soprattutto dall’Aftermarket automobilistico.

Attualmente, i tecnici si affidano in larga misura ai guasti dei sistemi di tipo pattern (riconoscimento) come metodo per identificare la causa principale dei guasti dei sistemi tradizionali (ICE). Sfortunatamente, le tecnologie meccaniche, elettriche e magnetiche dei motopropulsori EM si stanno evolvendo così rapidamente che i guasti di tipo “pattern” verrebbero relegati a un approccio diagnostico meno efficace. Senza una solida base tecnica nella tecnologia EM, l’analisi e la diagnostica saranno una battaglia letteralmente in salita per un tecnico. L’apprendimento delle tecniche di analisi e diagnostica EM richiede una formazione e un’esperienza significative, che rappresentano una sfida anche per i diagnostici più esperti, a meno che l’apparecchiatura di analisi e test non sia in grado di analizzare i dati elettrici e magnetici per rendere più semplice il lavoro di analisi e diagnostica”.

 

Manutenzione e risoluzione dei problemi dei motori EV

Lo strumento ALL-TEST PRO 33 EV™ è l’unico realizzato per testare gli speciali motori a magneti permanenti e i motori/generatori utilizzati nei veicoli elettrici e ibridi. Con questo innovativo tester ibrido per motori magnetici, è possibile testare i motori magnetici dei veicoli con un unico dispositivo che fornisce risultati diagnostici rapidi e precisi.

The reason Mark chose the AT33EV: “The AT33EV scored highest out of five (5) MGU test methodologies in an internal General Motors (GM) study my team conducted in 2011 to determine the prognostics and test capabilities of MGU test tools. It also scored highest in a study conducted by an outside electric motor test vendor for GM when the study was replicated to ensure repeatability of test results and tool performance. Therefore, the AT33EV is a superior test tool for performing three-phase EM testing and SOH analysis. A major advantage of the AT33EV tool is the ability to test an EM rotor without the need for rotation. In summary, the EM can be completely tested statically. For the technician, this means that testing can be performed with the high voltage system turned off and no road testing is necessary – all testing can be performed in the service area.”

The SOH MGU’s test parameters include direct current (DC), resistance (milliohms), inductance, impedance, capacitance, phase angle, current frequency response, dissipation factor (contamination), and insulation resistance. The AT33EV quickly troubleshoots or validates a system’s motor connection and health.

Mark Quarto has been working in electrified vehicle technology for over 32 years. His experience spans most areas of automotive development and engineering. His work in electrical systems, vehicle electrification, propulsion, and energy management led him to found his own company where he teaches, mentors, and consults with several OEMs, parts manufacturers, and aftermarket companies in the electric vehicle market. Mark’s work includes GM’s EV1, the Chevrolet Tahoe/Yukon 2-Mode Hybrid, the Chevrolet Spark, Volt, and Equinox, fuel cell demonstration fleets, and other advanced concept vehicles. Quarto Technical Services is the distributor of ALL-TEST Pro for EV test equipment and consulting.

ALL-TEST Pro (ATP) has been providing safe, fast, and reliable engine testing for over 30 years, thanks to patented and proven technologies and equipment. The ATP product range is used in many industrial sectors, such as manufacturing, food, water and waste, steel, utilities, aerospace, transportation, and more. All handheld instruments are fast, portable, and safe, providing accurate information on the condition and health of engines and components, unlike traditional test equipment that generates measurements that must be interpreted.