Affidabilità e manutenzione dei veicoli elettrici

L’officina e la manutenzione dei veicoli elettrici con il dott. Mark Quarto di Quarto Technical Services

I propulsori dei veicoli elettrici (EV) sono molto più semplici rispetto ai tradizionali motori a combustione. Questi motori non richiedono la normale manutenzione, come il cambio dell’olio, la manutenzione delle candele, del carburante e del filtro dell’olio. I motori elettrici sono generalmente affidabili, di lunga durata e di facile manutenzione. Anche se i motori elettrici richiedono una minore manutenzione, devono comunque essere sottoposti a manutenzione secondo il programma suggerito dal produttore. I problemi normali su cui tutti si concentrano sono le batterie, ma quando si tratta di motori, c’è un grande divario nella valutazione e nel livello di competenza richiesto per diagnosticare i motori elettrici. “Quando ho avuto modo di parlare con molti tecnici e istruttori del settore automobilistico nel corso degli anni, la maggior parte di loro ha subito ammesso di avere un’esperienza minima nel testare, analizzare e diagnosticare i sistemi EM. Anche se i tecnici conoscono bene le metodologie diagnostiche per i gruppi propulsori automobilistici tradizionali, le loro esperienze sono una strada meno battuta nel settore dei gruppi propulsori elettrici”.

Prova del motore EV

Il mercato dell’usato e del secondo proprietario di veicoli elettrici continua a suscitare preoccupazioni su come i tecnici possano analizzare e diagnosticare con sicurezza i sistemi di propulsione elettrici. La diagnostica dei motori e dei generatori (macchine elettriche – EM) e l’analisi dello stato di salute (SOH) hanno assunto un ruolo centrale nella diagnostica e nell’analisi del settore automobilistico. I tecnici del settore automobilistico hanno manifestato un elevato interesse per l’apprendimento di processi di analisi e diagnostica all’avanguardia per aiutare a determinare la SOH di un EM.

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.

Il motivo per cui Mark ha scelto l’AT33EV: “L’AT33EV ha ottenuto il punteggio più alto tra le cinque (5) metodologie di prova delle MGU in uno studio interno di General Motors (GM) che il mio team ha condotto nel 2011 per determinare le prospettive di prognosi e le capacità di prova degli strumenti di prova delle MGU. Ha anche ottenuto il punteggio più alto in uno studio condotto da un fornitore esterno di test sui motori elettrici per GM, quando lo studio è stato replicato per garantire la ripetibilità dei risultati dei test e delle prestazioni degli strumenti. Pertanto, l’AT33EV è uno strumento di prova superiore per eseguire test EM trifase e analisi SOH. Uno dei principali vantaggi dello strumento AT33EV è la capacità di testare un rotore EM senza la necessità di rotazione. In sintesi, l’EM può essere completamente testato in modo statico. Per il tecnico, ciò significa che i test possono essere eseguiti con il sistema ad alta tensione disattivato e che non sono necessari test su strada: tutti i test possono essere eseguiti nell’area di servizio”.

I parametri di prova dell’MGU SOH includono corrente continua (DC), resistenza (Milliohms), induttanza, impedenza, capacità, angolo di fase, risposta in frequenza della corrente, fattore di dissipazione (contaminazione) e resistenza di isolamento. L’AT33EV esegue rapidamente la ricerca dei guasti o la convalida del collegamento e dello stato di salute del motore di un sistema.

Mark Quarto lavora da oltre 32 anni nella tecnologia dei veicoli elettrificati. La sua esperienza comprende la maggior parte dei settori dello sviluppo e dell’ingegneria automobilistica. Il suo lavoro nei sistemi elettrici, nell’elettrificazione dei veicoli, nella propulsione e nella gestione dell’energia lo ha portato a fondare una propria azienda in cui insegna, fa da mentore e fornisce consulenza a diversi OEM, produttori di ricambi e aziende di aftermarket nel mercato dei veicoli elettrici. Alcuni dei lavori di Mark includono: EV1 di GM, Chevrolet Tahoe/Yukon 2 Mode Hybrid, Chevrolet Spark, Volt ed Equinox, flotta dimostrativa di celle a combustibile e altri veicoli di concezione avanzata. Quarto Technical Services è il distributore di ALL-TEST Pro per la strumentazione di test EV e la consulenza.

ALL-TEST Pro (ATP) fornisce da oltre 30 anni risposte sicure, veloci e affidabili sui motori, grazie a tecnologie e attrezzature brevettate e collaudate. La gamma di prodotti ATP viene utilizzata in molti settori industriali, come quello manifatturiero, alimentare, idrico e dei rifiuti, siderurgico, dei servizi pubblici, aerospaziale, dei trasporti e altri ancora. Tutti gli strumenti sono palmari, veloci, portatili, sicuri e forniscono le condizioni e lo stato di salute di motori e componenti rispetto alle apparecchiature di prova tradizionali che generano misure che devono essere interpretate.