Niezawodność i konserwacja pojazdów elektrycznych

Warsztat i konserwacja pojazdów elektrycznych z dr Markiem Quarto z Quarto Technical Services

Układy napędowe pojazdów elektrycznych (EV) są znacznie prostsze w porównaniu do tradycyjnych silników spalinowych. Silniki te nie wymagają normalnej obsługi, takiej jak wymiana oleju, świec zapłonowych, paliwa i filtrów oleju. Silniki elektryczne są na ogół niezawodne, trwałe i łatwe w konserwacji. Mimo że silniki elektryczne wymagają mniej konserwacji, nadal muszą być serwisowane zgodnie z harmonogramem sugerowanym przez producenta. Normalną kwestią, na której wszyscy się koncentrują, są akumulatory, ale jeśli chodzi o silniki, istnieje duża luka w ocenie i poziomie umiejętności wymaganych do diagnozowania silników elektrycznych. “Kiedy przez lata rozmawiałem z wieloma technikami i instruktorami motoryzacyjnymi, większość z nich szybko przyznała, że ma minimalne doświadczenie w testowaniu, analizowaniu i diagnozowaniu systemów EM. Chociaż technicy są dobrze zorientowani w metodologiach diagnostycznych dla tradycyjnych samochodowych układów napędowych, ich doświadczenia są mniej popularne w dziedzinie elektrycznych układów napędowych”.

Testowanie silnika EV

Rynek używanych i używanych pojazdów elektrycznych nadal budzi obawy o to, jak technicy będą pewnie analizować i diagnozować elektryczne układy napędowe. Diagnostyka silników napędowych i generatorów (maszyn elektrycznych – EM) oraz analiza stanu zdrowia (SOH) znalazły się w centrum uwagi diagnostyki i analizy motoryzacyjnej. Technicy motoryzacyjni wyrazili duże zainteresowanie nauką najnowocześniejszych procesów analitycznych i diagnostycznych, aby pomóc w określeniu SOH EM.

W miarę starzenia się pojazdów elektrycznych na rynku, pierwsi właściciele starszych pojazdów, właściciele wtórni i floty zadają teraz pytanie “jaki jest stan silnika napędowego i generatora (stojana i wirnika) przy określaniu SOH pojazdu?”. Technicy pracujący w terenie potrzebują metody diagnostyki w przypadku awarii elektrycznego układu napędowego. W szczególności, diagnostyka pokładowa pojazdu OEM może nie zapewniać kompleksowej analizy niezbędnej do określenia stanu starzejącego się EM ani nie zapewniać jasności co do problemów w EM lub jego systemie Power Inverter Module (PIM). Ponieważ koszt systemu EM lub PIM może wynieść tysiące dolarów, identyfikacja i określenie pierwotnej przyczyny problemu ma kluczowe znaczenie. Czas pracy wymagany do zidentyfikowania pierwotnej przyczyny problemu może być zbyt czasochłonny, co zwiększa koszty faktycznej naprawy. Jeśli systemy zostaną błędnie zdiagnozowane, koszty części i robocizny znacznie wzrosną. Ani rynek wtórny, ani producenci OEM nie wprowadzili EM SOH jako części formalnego procesu testowania serwisowego, w porównaniu z tradycyjnym silnikiem gazowym (ICE lub silnikiem spalinowym).

Jeśli technik samochodowy zostałby zapytany o przyczyny tradycyjnej przerwy w zapłonie ICE, wahania obrotów, stan ubogiej/bogatej mieszanki itp., przeprowadzenie konkretnych/ukierunkowanych testów byłoby dla niego drugą naturą. Niektóre z tych testów silnika obejmują wyważenie cylindrów, kompresję, szczelność cylindrów, przebiegi podciśnienia, testy układu zapłonowego itp. Testy te są endemiczne i wpisane w DNA sposobu, w jaki technicy motoryzacyjni testują, analizują i diagnozują samochodowe układy napędowe. W porównaniu z silnikami EV, ci sami technicy motoryzacyjni mogą być w stanie przytoczyć jeden lub dwa rodzaje testów, ale mogą być całkowicie niezaznajomieni z dodatkowymi elementami testowymi, które są wykorzystywane w analizie EM i związanymi z nimi trybami awarii. W tym tkwi podstawowa luka między obecnym poziomem analizy i diagnostyki EM w branży motoryzacyjnej.

Aktualny stan konserwacji i rozwiązywania problemów z silnikami pojazdów elektrycznych

Technicy samochodowi są już przytłoczeni ogromną liczbą kursów, w których uczestniczą rocznie, aby być na bieżąco z tradycyjnymi technologiami silników spalinowych (ICE). A ponieważ technologia ICE obejmuje większość codziennych interakcji dla technika, uzasadnienie przydzielenia znacznej liczby godzin szkoleniowych na naukę elektrycznych układów napędowych jest dla nich (i właściciela firmy) uciążliwym zadaniem. Rynek motoryzacyjny osiągnął jednak punkt kulminacyjny. Ilość pojazdów zelektryfikowanych na rynku, które zbliżają się do końca okresu gwarancyjnego lub już go nie mają, zaczyna osiągać znaczące liczby. Globalna sprzedaż pojazdów elektrycznych wyniosła około 7,2 miliona w 2019 r., co stanowi wzrost o 57% w porównaniu z całkowitą sprzedażą pojazdów elektrycznych w 2017 r. Wolumeny te nie mogą być dłużej ignorowane, zwłaszcza przez motoryzacyjny rynek wtórny.

Technicy samochodowi są już przytłoczeni ogromną liczbą kursów, w których uczestniczą rocznie, aby być na bieżąco z tradycyjnymi technologiami silników spalinowych (ICE). A ponieważ technologia ICE obejmuje większość codziennych interakcji dla technika, uzasadnienie przydzielenia znacznej liczby godzin szkoleniowych na naukę elektrycznych układów napędowych jest dla nich (i właściciela firmy) uciążliwym zadaniem. Rynek motoryzacyjny osiągnął jednak punkt kulminacyjny. Ilość pojazdów zelektryfikowanych na rynku, które zbliżają się do końca okresu gwarancyjnego lub już go nie mają, zaczyna osiągać znaczące liczby. Globalna sprzedaż pojazdów elektrycznych wyniosła około 7,2 miliona w 2019 r., co stanowi wzrost o 57% w porównaniu z całkowitą sprzedażą pojazdów elektrycznych w 2017 r. Wolumeny te nie mogą być dłużej ignorowane, zwłaszcza przez motoryzacyjny rynek wtórny.

Obecnie technicy w dużej mierze polegają na wzorcach (rozpoznawaniu) awarii systemów jako metodzie identyfikacji pierwotnej przyczyny awarii tradycyjnych systemów (ICE). “Niestety, technologie mechaniczne, elektryczne i magnetyczne układów napędowych EM rozwijają się tak szybko, że awarie wzorców byłyby zdegradowane do mniej skutecznego podejścia diagnostycznego. Bez solidnych podstaw technicznych w technologii EM, analiza i diagnostyka będą dla technika dosłowną walką pod górę. Nauka analizy EM i technik diagnostycznych wymaga znacznego szkolenia i doświadczenia, które są wyzwaniem nawet dla doświadczonych diagnostów, chyba że sprzęt do analizy i testowania może szorować dane elektryczne i magnetyczne, aby ułatwić zadanie analizy i diagnostyki”.

Konserwacja i rozwiązywanie problemów z silnikiem EV

Przyrząd ALL-TEST PRO 33 EV™ jest jedynym narzędziem przeznaczonym do testowania specjalnych silników z magnesami trwałymi oraz silników/generatorów stosowanych w pojazdach elektrycznych i hybrydowych. Dzięki temu innowacyjnemu hybrydowemu testerowi magnesów silnika można testować silniki magnetyczne w pojazdach za pomocą jednego urządzenia, które zapewnia szybkie i precyzyjne wyniki diagnostyczne.

Uzasadnienie wyboru AT33EV przez Marka: “AT33EV uzyskał najwyższą ocenę spośród pięciu (5) metodologii testowania MGU w wewnętrznym badaniu General Motors (GM), które mój zespół przeprowadził w 2011 r. w celu określenia perspektywy możliwości prognostycznych i testowych przyrządów testowych MGU. Uzyskał on również najwyższą ocenę w badaniu przeprowadzonym przez zewnętrznego dostawcę testującego silniki elektryczne dla GM, gdy badanie zostało powtórzone w celu zapewnienia powtarzalności wyników testów i wydajności przyrządu. Dlatego też AT33EV jest doskonałym przyrządem testowym do przeprowadzania 3-fazowych testów EM i analizy SOH. Jedną z głównych zalet przyrządu AT33EV jest możliwość testowania wirnika EM bez konieczności jego obracania. Podsumowując, EM może być całkowicie testowany statycznie. Dla technika oznacza to, że testy mogą być wykonywane przy wyłączonym systemie wysokiego napięcia i nie są wymagane żadne testy drogowe – wszystkie testy mogą być wykonywane w polu serwisowym”.

Parametry testowe MGU SOH obejmują prąd stały (DC), rezystancję (miliomów), indukcyjność, impedancję, pojemność, kąt fazowy, charakterystykę częstotliwościową prądu, współczynnik rozproszenia (zanieczyszczenia) i rezystancję izolacji. AT33EV szybko rozwiązuje problemy lub weryfikuje systemowe połączenie silnika i jego stan.

Mark Quarto od ponad 32 lat zajmuje się technologią pojazdów elektrycznych. Jego doświadczenie obejmuje większość obszarów rozwoju i inżynierii motoryzacyjnej. Jego praca w zakresie systemów elektrycznych, elektryfikacji pojazdów, napędu i zarządzania energią doprowadziła go do założenia własnej firmy, w której uczy, mentoruje i konsultuje się z kilkoma producentami OEM, regeneratorami i firmami z rynku wtórnego na rynku pojazdów elektrycznych. Niektóre z prac Marka obejmują: GM EV1, Chevrolet Tahoe/Yukon 2 Mode Hybrid, Chevrolet Spark, Volt i Equinox, flota demonstracyjna ogniw paliwowych i inne zaawansowane pojazdy koncepcyjne. Quarto Technical Services jest dystrybutorem ALL-TEST Pro w zakresie oprzyrządowania testowego EV i konsultacji.

ALL-TEST Pro (ATP) od ponad 30 lat zapewnia bezpieczne, szybkie i niezawodne odpowiedzi dotyczące silników dzięki opatentowanej, sprawdzonej technologii i sprzętowi. Gama produktów ATP jest wykorzystywana w wielu branżach, takich jak produkcja, przetwórstwo żywności, woda i odpady, stal, media, lotnictwo, transport i wiele innych. Wszystkie przyrządy są ręczne, szybkie, przenośne, bezpieczne i zapewniają stan i zdrowie silnika i komponentów w porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami testowymi, które generują pomiary wymagające interpretacji.