EV-тестирование: Проверка состояния здоровья выходит на передний план

Д-р Марк Кварто, технический директор – Quarto Technical Services   Проработав более 32 лет в области технологий электрифицированных транспортных средств, я испытал себя в большинстве областей автомобильных разработок и инжиниринга.
Я прошел путь от инженера по техническому обслуживанию, инженера по разработке диагностических систем управления двигателем/энергией, руководителя инженерной группы по системам электрификации автомобилей, руководителя инженерной группы по системам электрификации автомобилей и теперь (после выхода на пенсию в 2012 г.) консультанта и инструктора/наставника для OEM-производителей, изготовителей и вторичного рынка систем электрифицированных автомобилей.
Мне очень понравилось разрабатывать некоторые из самых передовых электрифицированных автомобилей в истории автомобилестроения, такие как GM EV1, Chevrolet Tahoe/Yukon 2-Mode Hybrid, Chevrolet Spark Electric, Chevrolet Volt, Chevrolet Equinox Fuel Cell Demonstration Fleet и другие передовые концептуальные автомобили.
За последние 20 лет я внимательно наблюдал за индустрией, которая переживает настоящую революцию в системах силовых агрегатов, поскольку электрифицированные автомобили (т.е. гибридные, Plug-In и электромобили) продолжают пополнять ряды транспортных средств.
Рынок подержанных и бывших в употреблении электрифицированных автомобилей продолжает вызывать озабоченность тем, как технические специалисты смогут уверенно анализировать и диагностировать электрические системы силовых агрегатов. В частности, диагностика приводных двигателей и генераторов (электрических машин – ЭМ) и анализ состояния здоровья (SOH) заняли центральное место в диагностике и анализе автомобилей.
Автомобильные техники проявляют большой интерес к изучению современных процессов анализа и диагностики, чтобы помочь в определении SOH ЭМ.
По мере того, как продукты электрифицированных автомобилей продолжают стареть на рынке, первые владельцы старых автомобилей, вторые владельцы и автопарки теперь задаются вопросом: “Каково состояние приводного двигателя и генератора (статора и ротора) при определении SOH автомобиля?”
Кроме того, специалисты на местах хотят иметь метод “подтверждения” результатов анализа и диагностики при выявлении неисправности электрической трансмиссии.
В частности, бортовая диагностика OEM-производителей автомобилей может не предоставлять всесторонних методов анализа, необходимых для определения состояния старого ЭМ, или не обеспечивать четкого определения того, находится ли проблема внутри ЭМ или его модуля силового инвертора (PIM).
Поскольку стоимость ЭМ или системы PIM может исчисляться тысячами долларов на ремонт, выявление и определение первопричины проблемы крайне важно.
Более того, трудозатраты, необходимые для выявления и подтверждения первопричины проблемы, могут быть значительными, что добавляет к и без того значительной стоимости ремонта.
А если система диагностирована неправильно, стоимость деталей и трудозатраты значительно возрастают.
И последнее, что следует учесть: ни вторичный рынок, ни OEM-производители не внедряют EM SOH как часть формального процесса сервисного тестирования, как это происходит в случае с технологиями двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Например, если бы автомобильного техника спросили о причинах традиционной осечки ДВС, колебаниях оборотов, обедненном/насыщенном состоянии и т.д., для него было бы в порядке вещей провести специфическое/целевое тестирование.
Некоторые из этих тестов двигателя включают в себя балансировку цилиндров, компрессию, утечку воздуха из цилиндров, вакуумные волны, тестирование системы зажигания и т.д.
Эти тесты являются эндемичными и заложены в ДНК автотехников, занимающихся тестированием, анализом и диагностикой систем силовых агрегатов автомобилей.
Однако если спросить этих же автотехников о том, как тестировать электрическую трансмиссию, большинство из них смогут назвать один или два типа тестов, но будут совершенно незнакомы с дополнительными элементами тестирования, которые используются при анализе ЭМ и связанных с ними режимов отказов.
Здесь кроется корневой разрыв между текущим уровнем анализа и диагностики ЭМ в сфере автомобильного сервиса и теми областями тестирования, которые следует понимать для обеспечения тщательного анализа и диагностики.
В целом, специалисты в области автомобильного сервиса крайне непосвящены в анализ ЭМ трансмиссии, диагностику и навыки определения ЭМ SOH.

Дорога, по которой меньше путешествуют

Когда я беседовал со многими автотехниками и инструкторами на протяжении многих лет, большинство из них быстро признают, что у них минимальный опыт в тестировании, анализе и диагностике электромагнитных систем.
Хотя техники хорошо знакомы с методологиями диагностики традиционных автомобильных силовых агрегатов, их опыт – это менее проторенная дорога в области электрических силовых агрегатов.
За свою 32-летнюю карьеру в области разработки продукции и сервисного обслуживания электрифицированных автомобилей я пришел к выводу, что ни дилеры OEM-производителей, ни техники вторичного рынка не овладели необходимыми методами анализа и диагностики ЭМ-систем благодаря обучению и опыту.
Во многом это может быть связано с тем, что автомобильная промышленность была основана на механических системах, а не на электронных или электротехнических системах.
Поэтому основной набор навыков традиционного технического специалиста не был сосредоточен на электрике/электронике, что ограничивало знакомство специалиста с электрическими/электронными концепциями, столь необходимыми для совершенствования методов анализа электрических систем силовых агрегатов.
Эти комментарии не являются оценочным суждением.
Скорее, они предназначены для того, чтобы дать обратную связь, чтобы специалисты в области автомобильного сервиса задумались о том, куда им нужно двигаться дальше: по менее проторенной дороге.
На протяжении десятилетий я тесно сотрудничаю со многими техническими школами, колледжами и университетскими программами по автомобильным технологиям и инженерии и могу сообщить, что существует лишь несколько учебных заведений, в которых изучают анализ и диагностику силовых агрегатов электрифицированных автомобилей.
Причин такого положения дел в наших учебных заведениях может быть сколько угодно, но, независимо от причин, результатом является технологический пробел, который необходимо заполнить, чтобы помочь техническим специалистам в их обучении определять и подтверждать показатели производительности и SOH с помощью надежных процессов анализа и диагностики.
Более того, предоставление автотехникам методов анализа и диагностики, сокращающих время на изучение методов анализа и тестирования силовых агрегатов электрифицированных транспортных средств, является следующим важным шагом в улучшении и развитии навыков техников в области передовых электрических систем.  

Современное состояние анализа и диагностики ЭМ

В области технологий обслуживания автомобилей существует мало ресурсов для техников, которые они могут получить и использовать при анализе и диагностике систем EM.
Производители комплектующих для автомобилей сократили обучение техников и тестовое оборудование до минимума.
В бортовой системе диагностики нет диагностических средств, которые бы контролировали ЭМ SOH.
Большинство диагностик направлено на выявление катастрофических отказов, а некоторые части ЭМ не имеют диагностического контроля.
Таким образом, существует значительный пробел в технологии, помогающей техническому специалисту прогностически определять предстоящие отказы ЭМ, чтобы владелец автомобиля мог быть в курсе SOH электрической трансмиссии.
Рынок запчастей имеет больше возможностей для обучения, но большинство частных лиц или компаний, предоставляющих обучение, не имеют профессиональной подготовки в области технологий электрических силовых агрегатов.
Более того, режимы отказов, с которыми сталкивается OEM-дилер, могут значительно отличаться от тех, с которыми сталкиваются на вторичном рынке.
Что касается сегмента обучения, то большинство тренеров/провайдеров на вторичном рынке, как правило, являются самоучками и не имеют профессиональной подготовки в области электрики и механики электрических трансмиссий, поэтому они ограничиваются обучением или использованием шаблонной диагностики отказов.
Кроме того, большинство методов диагностики, которым обучают на вторичном рынке, позволяют выявить лишь небольшой процент всех возможных режимов отказа ЭМ.
Кроме того, мое наблюдение за тем, как вторичный рынок и производители оригинального оборудования обучают техников тому, как выявить небольшой процент режимов отказа ЭМ, было в лучшем случае беглым.
В настоящее время технические специалисты в значительной степени полагаются на шаблонные (распознаваемые) отказы систем как на метод определения первопричины отказов традиционных (ДВС) систем.
К сожалению, механические, электрические и магнитные технологии силовых агрегатов EM развиваются настолько быстро, что шаблонные неисправности будут отнесены к менее эффективным методам диагностики.
Без прочного технического фундамента в области ЭМ-технологий анализ и диагностика будут для технического специалиста в буквальном смысле нелегкой битвой.
Освоение методов ЭМ-анализа и диагностики требует значительной подготовки и опыта, что является сложной задачей даже для опытных диагностов, если только оборудование для анализа и тестирования не может скрести электрические и магнитные данные, чтобы сделать работу по анализу и диагностике более легкой.
Автомобильные техники уже перегружены огромным количеством курсов, которые они посещают ежегодно, просто чтобы оставаться в курсе традиционных технологий двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
А поскольку технологии ДВС составляют большую часть ежедневного взаимодействия техников, для них (и для владельца бизнеса) становится непосильной задачей оправдать выделение значительного количества учебных часов на изучение электрических силовых агрегатов.
Однако автомобильный рынок достиг своего апогея.
Объем продаж электрифицированных автомобилей на рынке, у которых подходит к концу или заканчивается гарантийный срок, начинает достигать значительных цифр.
Поэтому эти объемы больше нельзя игнорировать, особенно на рынке запчастей для автомобилей.
В общем, сфера обслуживания автомобилей достигла такого состояния, что больше не может игнорировать электрифицированные транспортные средства или EM-системы, независимо от того, осознают они это или нет!  

Диагностика “Следующие шаги” для техников и инструкторов

Рынок автомобильных услуг в настоящее время переживает очень переходный период в своей истории.
Мы являемся свидетелями смены караула, поскольку автомобильная промышленность переживает переход от ДВС к электрическим силовым агрегатам.
Это означает, что автомеханики должны продолжать обслуживать текущие технологии, одновременно обучаясь и набираясь опыта в работе с новыми электрическими силовыми агрегатами.
Поскольку нет никаких унаследованных знаний (т.е. возможности использовать предыдущие знания и опыт) и минимальный трансфер технологий (текущие технологии имеют ограниченное применение в новой системе) от ДВС к электрическим трансмиссиям, горизонт обучения будет крутым и долгим.
В результате техническим специалистам потребуется значительная поддержка при анализе и диагностике новых электрических силовых агрегатов.
Более того, в полевых условиях необходимо не только анализировать и диагностировать электрические трансмиссии, но и подтверждать (или не подтверждать) диагностику, чтобы убедиться в необходимости ремонта или замены нужного компонента.
Это очень важно, поскольку многие компоненты электрических трансмиссий могут стоить несколько тысяч долларов и более.
Таким образом, автотехникам придется полагаться на тестирование и анализ, способные быстро связать воедино все элементы, необходимые для проверки электрических и магнитных аспектов ЭМ, и предоставить упорядоченные результаты тестирования и выводы.  

EM-анализ и диагностика: Пример из практики

Определение состояния здоровья электрической трансмиссии (SOH) или подтверждение того, что произошло катастрофическое событие, становится все более важным аспектом индустрии послепродажного обслуживания и тех, кто занимается анализом, диагностикой и обслуживанием электрических трансмиссий.
Поскольку рынок послепродажного обслуживания продолжает становиться все более доступным для владельцев гибридных автомобилей, становится как никогда важно обеспечить, чтобы определение SOH или подтверждение того, что электрический мотор-генераторный блок (MGU) достиг конца срока службы (EOL), стало повторяемым и надежным процессом.
Например, как компрессия двигателя, утечка воздуха из цилиндров, баланс оборотов и т.д. могут изменяться (ухудшаться) со временем или пробегом (старение), приводя к фазе выбытия продукта, так и МГУ может испытывать эффекты старения, которые в конечном итоге приведут к выбытию.
Однако, поскольку календарное время или пробег (старение), когда двигатель выходит из строя, может сильно варьироваться и зависеть от многих факторов (цикл движения, географическое положение, рельеф местности, история обслуживания и т.д.), на старение MGU также могут влиять многочисленные факторы, которые могут (статистически) помочь определить общие ожидания EOL.
Для быстрого сбора данных нет лучшего метода, чем тестирование электрических силовых агрегатов, которые недавно были сняты с автомобилей, и сбор этих данных для создания тематического исследования и метода, позволяющего донести важность тестирования электрических силовых агрегатов.
Мой опыт в разработке диагностики, тестировании и обслуживании систем электропривода и аккумуляторных блоков редко дает возможность протестировать МГУ одного типа в одном и том же месте, которые имеют широкий диапазон пробега и хронологического возраста и могут быть протестированы за один день.
Поэтому в данном тематическом исследовании будут использованы данные 20 электрических трансмиссий гибридных автомобилей Toyota Prius, в которых используется один и тот же приводной двигатель и генератор.
Эта электрическая трансмиссия имеет два MGU: один приводной двигатель (MG2) и один генератор (MG1).

Справочная информация по тестированию на конкретных примерах

Следующая информация служит справочным материалом о совокупности МГУ с межосевой передачей Toyota Prius, которые были протестированы в рамках данного тематического исследования: – Место проведения испытаний: Предприятие по продаже подержанных запчастей на Среднем Западе, специализирующееся на компонентах для гибридных электромобилей – Тип трансакций Toyota Prius: Поколение II (2004 – 2009 гг.) – Все протестированные трансаксы были сняты с автомобиля и хранились на складе на поддонах (примечание: MGU могли быть протестированы с установленным в автомобиле или снятым с автомобиля трансаксом без каких-либо изменений в данных тестирования) – Количество трансаксов в группе тестирования: 20 – Диапазон пробегов группы тестирования: 28k – 148k – Диапазон модельных годов группы тестирования: 2004 – 2009 – Протестированные MGU: MG1 и MG2 – Количество тестов на каждом MGU для получения данных: 1 (один) – Температура тестирования: 5,5°C (42°F) – Влажность: 58%  

Тематическое исследование Тестовая аппаратура и сбор данных

– MS Excel – для ввода/составления данных испытаний и расчета статистических значений – All Test Pro 33EV (AT33EV) – инструмент для анализа цепей двигателя, позволяющий получать данные испытаний двигателя – Требования к стандартам тестирования: Стандарты Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) 56, 118 и 120 описывают методы тестирования цепей электродвигателей, включая способы сбора данных с помощью приборов; IEEE 1415-2006, “Руководство по тестированию и анализу отказов при обслуживании электродвигателей”; IEEE 43-2000, “Рекомендуемая практика тестирования изоляции” – Обоснование выбора прибора: Прибор AT33EV получил наивысшую оценку из пяти (5) методик тестирования MGU во внутреннем исследовании General Motors (GM), которое моя команда провела в 2011 г. с целью определения перспектив прогнозирования и возможностей тестирования MGU.
Она также получила наивысший балл в исследовании, проведенном внешним поставщиком электромоторов для GM, когда исследование было повторено для обеспечения повторяемости результатов испытаний и характеристик приборов.
Таким образом, AT33EV является превосходным испытательным прибором для проведения 3-фазных испытаний ЭМ и анализа SOH.
Одним из главных преимуществ инструмента AT33EV является возможность тестирования ротора ЭМ без необходимости его вращения.
Таким образом, ЭМ может быть полностью протестирован в статике.
Для технического специалиста это означает, что тестирование можно проводить при отключенной высоковольтной системе, и не требуется никаких дорожных испытаний – все испытания можно проводить в сервисном отсеке.
– Параметры тестирования, получаемые прибором для определения MGU SOH: постоянный ток (dc) Сопротивление (миллиомы), индуктивность, импеданс, емкость, угол фазы, соотношение ток/частота, коэффициент рассеивания (загрязнения) и сопротивление изоляции.
– Результаты тестирования, предоставляемые прибором AT33EV: o Сопротивление постоянного тока фазной обмотки, выраженное в Омах сопротивления – эти данные будут использоваться для проверки внутренних соединений двигателя (т.е. коррозии, ослабленных обжимных соединений и т.д.).
Сопротивление постоянного тока также может использоваться для выявления очень сильного замыкания внутренней обмотки (медь-медь) или более сильного замыкания между фазами (внутрифазные или межфазные повреждения обмотки).
Тест на сопротивление постоянному току неэффективен для выявления менее серьезных замыканий между медью и медью и не поможет определить старение пазов обмотки/статора. – Испытание сопротивления изоляции (IR), выраженное в Омах сопротивления – тест IR наблюдается и сравнивается со временем, прошедшим до достижения наивысшего уровня сопротивления, чтобы определить барьер сопротивления изоляции относительно земли. – Коэффициент диссипации (DF) – выражается в процентах (получен на основе измерений фазового угла и емкости) и является мерой диэлектрических (изоляционных) потерь в электроизоляционном материале в переменном (токовом) поле и результирующей энергии, рассеиваемой в виде тепла.
DF используется как средство измерения изменений в состоянии качества покрытия (диэлектрического лака или эмали) провода фазной обмотки МГУ, состояния диэлектрика между проводами и между фазами, а также состояния изоляции (диэлектрика) обшивки пазов статора для выявления любых потерь изоляции вследствие загрязнения и/или ухудшения (старения).
Загрязнение является/может являться совокупным эффектом и происходит от микроэлементов алюминия, стали, фрикционного материала, масляных загрязнений, пластмасс, влаги и т.д., которые обеспечивают среду, в которой энергия может передаваться между фазными проводами, фазными обмотками, между фазными обмотками и изоляцией пазового вкладыша статора, или между проводами фазных обмоток, изоляцией пазового вкладыша и задним железом MGU (т.е. статором), которое является электрически общим с шасси автомобиля. Это приводит к ослаблению/старению покрытия фазовой обмотки и/или материалов щелевого изолятора (диэлектрика).
Поскольку (окончательный) катастрофический отказ MGU может быть результатом кумулятивного загрязнения в течение срока службы, результаты тестирования DF являются важной прогностической/диагностической метрикой для пользователя, помогающей определить SOH изоляции MGU. – Test Value Static (TVS) – безразмерное число, полученное в результате использования поднабора вышеупомянутых параметров тестирования приборов: индуктивности, импеданса (сопротивления переменному току), угла сдвига фаз и соотношения тока и частоты, и очистки полученных показателей с помощью сложного алгоритмического анализа.
Данные тестирования параметров 3-фазной обмотки затем рассчитываются программными алгоритмами, которые предоставляют пользователю результирующее числовое значение для определения электрических и магнитных характеристик статора и ротора 3-фазного МГУ.
Пользователь сравнивает безразмерное число с эталонным числом (числа, поставляемые с тестером), чтобы численно определить, насколько отклонились (или не отклонились) данные тестирования МГУ от новых данных тестирования МГУ того же типа или поколения трансмиссии.
Значение TVS также устраняет необходимость вращать МГУ для проверки 3-фазных обмоток статора, магнитов ротора или стержней ротора, замыкающих колец и т.д.
– Тестирование подсистемы MGU: AT33EV способен тестировать ротор МГУ и SOH статора без вращения (раскрутки) ротора (будь то постоянный магнит или индукционный ЭМ) – Подключение AT33EV к кабелям МГУ было выполнено с помощью трех (3) адаптеров из чистой меди диаметром 0,375″ с сопротивлением в диапазоне низких микроОм, накатанными поверхностями и внешней резьбой (два адаптера длиной 3″ и один адаптер длиной 4″) для обеспечения воспроизводимого подключения приборов к кабелям МГУ.  

Презентация данных тематического исследования

Данные испытаний MGU представлены в Таблице 1 и Таблице
2. В Таблице 1 приведены данные испытаний трансмиссии MG1 (генератор), а в Таблице 2 – результаты испытаний трансмиссии MG2 (приводной двигатель).
В колонках таблицы представлены следующие данные (слева направо): – Номер образца трансмиссии – Показания одометра автомобиля, с которого была снята трансмиссия – Сопротивление 3-2 / 2-1 / 1-3: значения сопротивления при измерении фаз 3 – 2, 2 – 1, а затем 1 – 3.
3. Результаты теста на сопротивление – это сравнение значений фазных обмоток для определения общего баланса сопротивления.
В стандартном документе Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) 1415-2006 говорится: “Сравниваются три значения (сопротивления) – все показания должны быть в пределах 3% – 5% от среднего значения трех показаний”.
Стандартные значения обеспечивают баланс постоянного электрического тока (сопротивления) и фазного тока между всеми фазными обмотками MGU.
– DF% (Dissipation Factor) – это число, полученное с помощью алгоритмов программного обеспечения AT33EV, которые предоставляют пользователю данные теста на загрязнение в процентном соотношении (%).
Для определения DF MGU используются такие данные, как емкость (основной элемент для тестирования DF), индуктивность, импеданс, фазовый угол и отношение тока к частоте – дополнительные электрические элементы, используемые программным обеспечением для очистки данных.
В данных DF представлен в процентах и единицах емкости (%).
Однако для упрощения представления данных в этой статье проценты будут использоваться в трех диапазонах: o ≤ 6% = Хорошо (OK) – загрязнение в допустимых пределах o 6% – 10% = Предупреждение (W) – загрязнение высокое, но не выходит за пределы o ≥ 10% = Неисправность (F) – загрязнение чрезмерное, выходит за пределы, а также могут присутствовать условия, вызывающие более серьезный режим отказа Испытание обмоток МГУ на загрязнение описано в стандарте IEEE 43-2000.
Стандарты IEEE 56, 118 и 120 описывают методы тестирования анализа цепей электродвигателей, включая способы сбора данных с помощью приборов.
– TVS (Test Value Static) – значение TVS позволяет тестировать МГУ, сравнивая данные теста с эталонным (новым) устройством.
Используя квалифицированный эталонный номер, можно определить SOH любого MGU с помощью этого метода сравнения.
В частности, значение TVS может помочь определить степень старения (ухудшения) обмоток МГУ, изоляции пазов статора, магнитного состояния ротора/статора и т.д., или определить, вышел ли уже этот блок из строя.
Ключевая концепция использования метрики TVS заключается в возможности проверить трансмиссию/коробку передач на автомобиле, независимо от того, используется ли прямое соединение с бортовой передачей, одно- или многоступенчатые планетарные редукторы, внутренние гидравлические системы сцепления и т.д.
Однако данные TVS не определят, является ли проблема 3-фазного MGU проблемой статора или ротора.
Они могут только определить, имеется ли электрический или магнитный дисбаланс в роторе или статоре.
– Результаты TVS отображаются следующим образом: o ≤ 3% = OK – хороший баланс статора и ротора o ≥ 3%, но ≤ 5% = ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ (W), что статор или ротор начинает выходить из электрического или магнитного баланса o ≤ 5% = НЕИСПРАВНОСТЬ (F) – электрические или магнитные свойства статора или ротора выходят из баланса и не могут оставаться в пределах диапазона тестирования.
Диапазон отказов может также представлять собой условия, которые присутствуют для возникновения более серьезного режима отказа В автомобильных системах не имеет значения, в чем заключается проблема – в роторе или статоре, потому что трансмиссия/коробка передач должна быть разобрана в автомобиле или снята с автомобиля.
В любом случае, ротор и статор снимаются, и новый или заведомо исправный статор и ротор в сборе могут быть использованы для замены узлов, которые не прошли испытания или показывают данные, соответствующие прогрессирующему старению.
Замена статора и ротора позволит избежать возможной неправильной диагностики или более дорогостоящего тестирования.

Обсуждение данных и результатов тематического исследования

Всего в этом исследовании участвовало 20 электрических трансакций поколения II (2004-2009 гг.).
Хотя это не указано в данных (но отмечено на страницах с данными), каждая трансмиссия была протестирована на сопротивление изоляции (IR) при 500 В постоянного тока.
Было зафиксировано ноль (0) трансаксов, которые не прошли тест на IR.
Однако два из них (образцы 12 и 16) медленно достигли максимального уровня ИК 500 В пост. тока ( > 10 секунд), что, как показывает опыт тестирования, свидетельствует о самом начале утечки изоляции и слабости изоляции обмотки МГУ или изоляционных материалов пазов статора.
По мере старения обмоток время достижения максимального уровня ИК-излучения будет значительно увеличиваться (т.е. 45 секунд – более 1 минуты) из-за утечки энергии между обмоткой, изоляцией пазов и ламинатами статора (задним железом).
Такой результат в конечном итоге приведет к отказу МГУ, но прогнозирование времени до отказа не входит в задачи этой статьи.
Тем не менее, существуют качественные статистические методы (такие как анализ Вейбулла или использование статистики надежности), которые могут помочь в прогнозировании времени до отказа МГУ на основе результатов электрических испытаний, условий эксплуатации и т.д.  

Данные одометра

Данные одометра в этом примере очень широки и для простоты изложения округлены до ближайшей 1000 миль.
Трансакция с наименьшим показателем одометра составляет 23 000 миль, а наибольший показатель – 148 000 миль.  

Данные измерения фазового сопротивления

Данные о фазовом сопротивлении представлены в единицах миллиомов постоянного тока (мОм).
Образец трансакса 8 показал самое низкое сопротивление 96,40 – 96,90 мОм.
Образцы трансаклов 3, 4, 7 и 8 показали наименьшее сопротивление для MG2 120,00 – 121,00 мОм.
Все измерения фазового сопротивления образцов трансаклов были < 3% изменения сопротивления для баланса фаз и, следовательно, соответствовали стандарту IEEE 1415 – 2006 для электрических машин постоянного тока с балансом сопротивлений.  

Данные измерений коэффициента рассеивания

Данные по коэффициенту диссипации в % показывают, что трансакс MG1 образца 13 был единственным устройством, не попавшим в нормальный диапазон с показателем 7,06% (диапазон ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ).
Данные по образцу 16 трансакса MG1 с показателем 5,99% почти поместили его в категорию ПРЕДУПРЕЖДЕНИЙ вместе с образцом 13.
Ни одно из устройств Transaxle MG2 не получило значения DF% WARNING или FAILURE.
Тем не менее, DF% образца 16 Transaxle, равный 5,66, находится в пределах приемлемого теста, но на границе с данными ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ.
Данные MG1 и MG2 для образца 16 почти помещают его в категорию данных ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ для обоих MGU.  

Значение теста Данные статических измерений

Измерение TVS (безразмерное число) – это наиболее сложное числовое значение данных измерений, которое необходимо сообщить.
Целевое эталонное значение TVS для поколений II MG1 и MG2 составляет: – MG1 = 5.80 – MG2 = 13.30 Данные, полученные для образцов трансаклов MG1, показали, что образцы 12 и 5 находятся в состоянии WARNING (≥ 3%, но ≤ 5% отклонения от целевых эталонных данных), а образец 11 – в состоянии FAILED (≥ 5% отклонения от целевых эталонных данных).
Данные, полученные для образцов трансмиссии MG2, показали, что образцы 1,2,4,10,11 и 13 находились в состоянии ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ (≥ 3%, но ≤ 5% отклонения от целевых эталонных данных), а образец 15 показал состояние НЕИСПРАВНОСТИ (≥ 5% отклонения от целевых эталонных данных).  

Выводы по результатам тематического исследования

Несмотря на то, что в данном исследовании использовалась небольшая выборка из 20 автомобилей, данные соответствуют результатам тестирования, проведенного на сотнях MGU (будь то продукция Toyota или их конкурентов).
Понятно, что если популяция автомобилей Поколения II составляет ≈1,5 млн. автомобилей, то размер выборки, необходимый для обеспечения 95% уровня достоверности данных (с +/- 3% доверительным интервалом), составляет ≈1100 трансаксов.
Размер выборки в данном исследовании далек от количества, необходимого для получения достоверного статистического моделирования электрических машин MG1 и MG2 MGU 2004-2009 гг.
Достаточно большой объем статистической совокупности (размер выборки) в сочетании с высоким уровнем доверия и доверительным интервалом для получения статистических цифр, которые были бы надежны для статистических выводов, не входил в рамки данного исследования.
Тем не менее, преобладающее количество данных, полученных в ходе данного исследования (и других подобных), совпадает с результатами других исследований, обеспечивая прогностическую и диагностическую ценность для техников на местах при определении SOH МГУ до катастрофического отказа.
Сравнение типов данных – на основании данных, представленных в этом исследовании, можно сделать вывод, что данные о сопротивлении обмотки не имеют тенденции (или отслеживания) других режимов отказа SOH МГУ.
Все испытания сопротивления фаз МГУ в данном исследовании показали, что между всеми фазами МГУ был баланс, и каждая из них соответствовала стандарту IEEE 1415-2006.
Данные DF, полученные с каждого из МГУ, не совпадали ни с данными тестирования сопротивления постоянного тока, ни с данными TVS.
Таким образом, MGU может содержать сбалансированные сопротивления фаз, данные DF%, которые находятся в пределах допустимых диапазонов, но не пройти тестирование TVS.
Данное тестирование соответствует стандартам IEEE 56, 118 и 120, описывающим методы анализа цепей электродвигателей, включая способы сбора данных с помощью приборов.
Кроме того, на основании данных конкретного примера можно установить сбалансированные фазные сопротивления, данные TVS, которые находятся в пределах диапазона допусков, но получают предупреждающие уровни для DF%.
Это тестирование соответствует тестированию загрязненности обмоток МГУ, содержащемуся в стандарте IEEE 43-2000.
Таким образом, данные сопротивления, данные DF% и данные TVS не связаны между собой при определении SOH МГУ.
Использование фундаментальных принципов электротехники в сочетании с передовой математикой и программными алгоритмами для очистки данных позволяет получить полную картину SOH МГУ или подтвердить катастрофический отказ.
Это хорошая новость для техников, работающих в полевых условиях, поскольку в прошлом многие проблемы, связанные с эксплуатацией и производительностью MGU, измерение старения обмотки или изоляции пазов или попытки определить сложное прерывистое состояние были ненадежными.
Ненадежные методы диагностики, такие как использование только миллиомметра, использование миллиомметра и ИК-излучения, или использование комбинации миллиомметра, ИК-излучения и измерителя импеданса, не способны обнаружить тонкие изменения в фазной обмотке или изоляции пазов статора и, следовательно, не могут определить начало электрических или изоляционных режимов отказа.
Эти методы могут быть приемлемы для определения узкого диапазона режимов отказа или подтверждения катастрофического состояния, но ни один из них не способен обеспечить расширенное тестирование SOH обмоток МГУ и пазовой изоляции.  

Резюме

Я надеюсь, что Вам понравилось это тематическое исследование и что оно дало Вам большее представление о том, как MGU можно тестировать на широкий спектр SOH и режимов отказа.
Тестирование электрических силовых агрегатов должно стать стандартной метрикой проверки для любого OEM-производителя или компании, занимающейся послепродажным обслуживанием.
Поскольку автомобильная промышленность продолжает переходить от силовых агрегатов, работающих на ДВС, к электрическим силовым агрегатам, крайне важно, чтобы автотехники понимали, как следует проводить тестирование и анализ, а также какие режимы отказов можно выявить в результате анализа.
В обязанности сервисного предприятия также входит информирование и просвещение клиентов о том, как электрические силовые агрегаты меняют процедуру осмотра и обслуживания автомобиля.
В настоящее время лишь немногие сервисные компании информируют потребителей о проверках SOH электрических силовых агрегатов, и это должно стать основным в ближайшее время, чтобы обеспечить высокий уровень управления взаимоотношениями с клиентами (CRM).
Периодическая проверка ЭМ – важный элемент определения SOH электрического силового агрегата, и все предприятия, обслуживающие гибридные и электрические автомобили, должны сделать эту услугу стандартной и предлагать ее владельцам электрифицированных автомобилей.
Покупатель автомобиля не узнает о периодическом анализе EM SOH, пока его не просветите Вы.
Отличная возможность для сервисного бизнеса создать новые услуги для получения прибыли, предлагая при этом надежную услугу для клиента!