EV Testi: Sağlık Durumu Doğrulaması Ön Plana Çıkıyor

Dr. Mark Quarto CTO – Quarto Teknik Hizmetler

Elektrikli Araç teknolojisinde 32 yılı aşkın bir süre çalıştıktan sonra, otomotiv geliştirme ve mühendislik alanındaki çoğu alanı deneyimledim. Bu deneyimler servis mühendisliği, tahrik/enerji yönetimi tanı geliştirme mühendisliği, Araç Elektrifikasyon Sistemleri Mühendislik Müdürlüğü, Araç Elektrifikasyon Sistemleri Mühendislik Grup Müdürlüğü ve şimdi (2012’de emekli olduktan sonra) OEM’lere, Yeniden Üreticilere ve Elektrikli Araç sistemleri için Yenileme Pazarına danışmanlık ve eğitmenlik/mentorluk yapmıştır. GM EV1, Chevrolet Tahoe/Yukon 2-Mode Hybrid, Chevrolet Spark Electric, Chevrolet Volt, Chevrolet Equinox Fuel Cell Demonstration Fleet ve diğer gelişmiş konsept araçlar gibi otomotiv tarihindeki en gelişmiş Elektrikli Araçlardan bazılarının mühendisliğini yapmaktan büyük keyif aldım. Son 20 yıldır sektörü yakından gözlemlediğim üzere, Elektrikli araçlar (yani Hibrit, Plug-In ve Elektrikli Araçlar) araç nüfusunu doldurmaya devam ettikçe güç aktarma sistemlerinde gerçek bir devrim yaşanıyor. İkinci el ve ikinci el Elektrikli Araç pazarı, teknisyenlerin elektrikli güç aktarım sistemlerini nasıl güvenle analiz ve teşhis edeceği konusundaki endişeleri artırmaya devam ediyor.

Özellikle, tahrik motoru ve jeneratör (Elektrik Makineleri – EM) diyagnostiği ve Sağlık Durumu (SOH) analizi, otomotiv diyagnostiği ve analizinin merkezine yerleşmiştir. Otomotiv teknisyenleri, bir EM’nin SOH’unun belirlenmesine yardımcı olmak için son teknoloji analiz ve diyagnostik süreçlerini öğrenmeye yüksek düzeyde ilgi duyduklarını dile getirmişlerdir. Elektrikli Araç ürünleri pazarda yaşlanmaya devam ettikçe, yaşlı araçların ilk sahipleri, ikinci sahipleri ve filolar artık “bir aracın SOH’unu belirlerken tahrik motoru ve jeneratörün (stator ve rotor) durumu nedir?” sorusunu gündeme getirmektedir. Ayrıca, saha teknisyenleri bir elektrikli güç aktarım sistemi arıza durumunu hedeflerken analizlerini ve teşhislerini “doğrulamak” için bir yöntem istemektedir. Özellikle OEM araç üstü arıza tespit sistemleri, yaĢlanmıĢ bir EM “nin sağlığını belirlemek için gerekli olan kapsamlı analiz yöntemlerini sunmayabilir veya bir sorunun EM “de mi yoksa Güç Çevirici Modülü (PIM) sisteminde mi olduğunu belirleme konusunda netlik sağlamayabilir. Bir EM veya PIM sisteminin maliyeti binlerce dolarlık onarımla sonuçlanabileceğinden, sorunun temel nedeninin belirlenmesi ve tespit edilmesi çok önemlidir. Ayrıca, bir sorunun temel nedenini belirlemek ve doğrulamak için gereken işçilik süresi, onarımın zaten önemli olan parça maliyetine ek olarak kapsamlı olabilir. Ve eğer sistemlere yanlış teşhis konulursa, parça ve işçilik maliyetleri önemli ölçüde artar. Dikkate alınması gereken son bir husus da, İçten Yanmalı Motor (ICE) teknolojisinde olduğu gibi, ne Yenileme Pazarı ne de OEM’lerin EM SOH’u resmi bir servis testi sürecinin bir parçası haline getirmemiş olmasıdır. Örneğin, bir otomotiv teknisyenine geleneksel bir ICE teklemesinin nedenleri, devirdeki değişimler, zayıf/zengin durum vb. sorulsaydı, spesifik/hedefe yönelik testler yapması ikinci doğası olurdu. Bu motor testlerinden bazıları silindir balansı, kompresyon, silindir sızıntısı, vakum dalga formları, ateşleme sistemi testi vb. olabilir. Bu testler, otomotiv teknisyenlerinin otomotiv güç aktarım sistemlerini test, analiz ve teşhis etme yöntemlerinin DNA’sına işlemiştir. Ancak, aynı otomotiv teknisyenlerine bir elektrikli güç aktarma organının nasıl test edileceği sorulacak olsa, çoğu bir veya iki tür testten bahsedebilir, ancak EM analizinde kullanılan ek test unsurlarına ve ilgili arıza modlarına tamamen yabancı olabilirler. Otomotiv servis alanındaki mevcut EM analizi ve diyagnostik seviyesi ile kapsamlı bir analiz ve diyagnostik sağlamak için anlaşılması gereken test alanları arasındaki temel boşluk burada yatmaktadır. Özetle, otomotiv servis alanı EM güç aktarma organları analizi, arıza teşhisi ve EM SOH’u belirleme becerileri konusunda ciddi bir inisiyatiften yoksundur.

Az Gidilen Yol

Yıllar boyunca birçok otomotiv teknisyeni ve eğitmeniyle yaptığım sohbetlerde, çoğu EM sistemlerinin nasıl test edileceği, analiz edileceği ve teşhis edileceği konusunda çok az deneyime sahip olduklarını hemen itiraf edecektir. Teknisyenler geleneksel otomotiv güç aktarma organlarına yönelik arıza tespit metodolojileri konusunda bilgili olsalar da, elektrikli güç aktarma organları alanında daha az yol kat etmişlerdir. Elektrikli Araç ürün mühendisliği ve servis mühendisliğindeki 32 yıllık kariyerim boyunca, ne OEM Bayi ne de Satış Sonrası teknisyenlerinin eğitim ve deneyim yoluyla gerekli EM analizi veya teşhis tekniklerini geliştirmedikleri sonucuna vardım. Bunun büyük bir kısmı, otomotivin elektronik veya elektrik merkezli sistemlerden ziyade mekanik sistemlere dayanmasından kaynaklanıyor olabilir. Bu nedenle, geleneksel teknisyenin temel beceri seti elektrik/elektroniğe odaklanmamış, bu da teknisyenin elektrikli güç aktarım sistemleri için analiz tekniklerini geliştirmek için gerekli olan elektrik/elektronik kavramlara maruz kalmasını sınırlamıştır. Bu yorumlar bir yargılama amacı taşımamaktadır. Daha ziyade, otomotiv servis alanının buradan nereye gitmesi gerektiğini düşünmesi için gözlemsel geri bildirim sağlamayı amaçlıyorlar: daha az gidilen bir yol.

Ayrıca onlarca yıldır önemli sayıda teknik okul, kolej ve üniversite otomotiv teknolojisi ve mühendislik programıyla yakın ilişkilerim oldu ve sert çekirdekli Elektrikli Araç güç aktarma organları analizi ve teşhisini hedefleyen çok az kurum olduğunu bildirebilirim. Eğitim kademelerimizdeki bu durumun birçok nedeni olabilir, ancak nedenler ne olursa olsun sonuç, teknisyenlerin sağlam bir analiz ve teşhis süreçleri yoluyla performans ve SOH ölçümlerini belirleme ve doğrulama konusunda eğitilmelerine yardımcı olmak için doldurulması gereken teknoloji boşluğudur. Ayrıca, otomotiv teknisyenlerine analiz tekniklerini öğrenme ve Elektrikli Araç güç aktarma organlarını test etme süresini kısaltan analiz ve teşhis yöntemleri sağlamak, gelişmiş elektrikli sistemlerde teknisyen becerilerini geliştirme ve ilerletmede bir sonraki kritik adımdır.

EM Analizi ve Teşhisinde Mevcut Durum

Otomotiv servis teknolojisi alanında, teknisyenlerin EM sistemlerinin analizi ve teşhisi konusunda edinebilecekleri ve kullanabilecekleri kaynaklar yetersizdir. Otomotiv OEM’leri teknisyen eğitimini ve test ekipmanlarını en aza indirmiştir. Yerleşik diyagnostik sistemi içerisinde EM SOH’u izleyen herhangi bir diyagnostik bulunmamaktadır. Diyagnostiklerin çoğu katastrofik arızaları tespit etmeye yöneliktir ve EM’nin bazı bölümlerinde diyagnostik izleme yoktur. Bu nedenle, teknisyene yaklaşan EM arızalarını prognostik olarak belirlemede yardımcı olacak teknolojide önemli bir boşluk vardır, böylece araç sahibi elektrikli güç aktarma sistemi SOH hakkında bilgilendirilebilir. Yenileme Pazarı daha fazla eğitim seçeneğine sahiptir, ancak çoğu birey veya şirket eğitim sağlayıcısı elektrikli güç aktarım sistemi teknolojileri konusunda profesyonel olarak eğitilmemiştir. Ayrıca, bir OEM Bayisinin karşılaşacağı arıza modları, Yenileme Pazarında karşılaşılanlardan önemli ölçüde farklı olabilir. Eğitim segmentine gelince, Satış Sonrası eğitmenlerinin/sağlayıcılarının çoğu tipik olarak kendi kendini yetiştirmiştir ve elektrikli güç aktarma organlarının elektrik ve mekanik bilimlerinde profesyonel eğitimden yoksundur ve bu nedenle model arıza teşhisini öğretmek veya kullanmak zorunda kalmaktadır. Ayrıca, Yenileme Pazarında öğretilen çoğu arıza tespit tekniği, bir EM’nin tüm olası arıza modlarının yalnızca küçük bir yüzdesini ortaya çıkaracaktır. Ayrıca, Yenileme Pazarı ve OEM’lerin teknisyenlere EM arıza modlarının küçük bir yüzdesini nasıl belirleyecekleri konusunda nasıl talimat verdiklerine dair gözlemim en iyi ihtimalle üstünkörü olmuştur. Şu anda teknisyenler, geleneksel (ICE) sistem arızalarının temel nedenini belirleme yöntemi olarak sistemlerin örüntü (tanıma) arızalarına büyük ölçüde güvenmektedir. Ne yazık ki EM güç aktarma organları mekanik, elektrik ve manyetik teknolojileri o kadar hızlı yineleniyor ki, model arızaları daha az etkili bir teşhis yaklaşımına indirgeniyor. EM teknolojisinde sağlam bir teknik temele sahip olmayan bir teknisyen için analiz ve arıza teşhisi tam anlamıyla zorlu bir mücadele olacaktır. EM analizi ve tanılama tekniklerini öğrenmek önemli bir eğitim ve deneyim gerektirir; analiz ve test ekipmanı, analiz ve tanılama işini kolaylaştırmak için elektrik ve manyetik verileri fırçalayamadığı sürece, deneyimli tanılama uzmanları için bile zorlayıcıdır. Otomotiv teknisyenleri, sadece geleneksel içten yanmalı motor (ICE) teknolojileri konusunda güncel kalabilmek için her yıl katıldıkları çok sayıda kursla zaten bunalmış durumdalar. Ve İYM teknolojisi bir teknisyenin günlük etkileşiminin çoğunu oluşturduğundan, elektrikli güç aktarma sistemlerini öğrenmek için önemli eğitim saatleri ayırmayı haklı çıkarmak onlar (ve işletme sahibi) için zahmetli bir iştir. Bununla birlikte, otomotiv pazarı zirveye ulaşmıştır. Piyasada garanti süreleri dolmak üzere olan veya dolan Elektrikli Araç ürünlerinin hacmi önemli rakamlara ulaşmaya başladı. Bu nedenle, bu hacimler özellikle otomotiv Yenileme Pazarı tarafından artık göz ardı edilemez. Özetle, otomotiv servis alanı, farkında olsunlar ya da olmasınlar, Elektrikli Araç veya EM sistemlerini artık görmezden gelemeyecek bir duruma geldi!

Teknisyenler ve Eğitmenler için Tanı Amaçlı “Sonraki Adımlar”

Otomotiv servis pazarı şu anda tarihte oldukça geçişli bir dönem yaşıyor. Otomotiv endüstrisi İYM güç aktarma sistemlerinden elektrik tabanlı güç aktarma sistemlerine geçerken, muhafızların değişimine tanık oluyoruz. Bu da otomotiv teknisyenlerinin mevcut teknolojiye hizmet vermeye devam ederken yeni elektrikli güç aktarma sistemlerini öğrenmeleri ve bu konuda deneyim kazanmaları gerektiği anlamına geliyor. İYM’den elektrikli güç aktarma organlarına eski bilgi birikimi (yani önceki bilgi ve deneyimden yararlanma yeteneği) ve minimum teknoloji transferi (mevcut teknolojinin yeni sistemde sınırlı kullanımı vardır) olmadığından, öğrenme ufku dik ve uzundur. Sonuç olarak, teknisyenler yeni elektrikli güç aktarım sistemlerini analiz ve teşhis ederken önemli bir desteğe ihtiyaç duyacaklardır. Ayrıca, sahada sadece elektrikli güç aktarım sistemlerini analiz etmek ve teşhis etmek değil, aynı zamanda doğru bileşenin onarılması veya değiştirilmesi gerektiğinden emin olmak için bir teşhisi doğrulamak (veya doğrulamamak) ihtiyacı vardır. Elektrikli güç aktarım bileşenlerinin birçoğu birkaç bin dolar veya daha fazla tutara sahip olabileceğinden, bu kritik bir noktadır. Özetle, otomotiv teknisyenlerinin bir EM’nin elektriksel ve manyetik yönlerini test etmek için gerekli tüm unsurları hızlı bir şekilde bir araya getirebilecek ve kolaylaştırılmış test sonuçları ve sonuçları sağlayabilecek test ve analizlere güvenmeleri gerekecektir.

EM Analizi ve Teşhisi: Bir Vaka Çalışması

Elektrikli transaks veya şanzımanın sağlık durumunun (SOH) belirlenmesi veya felaketle sonuçlanan bir olayın meydana geldiğinin teyit edilmesi, satış sonrası hizmet endüstrisinin ve elektrikli güç aktarma organlarını analiz eden, teşhis eden ve servis hizmeti verenlerin daha önemli bir yönü haline gelmektedir. Satış sonrası hizmetler hibrit sahipleri için daha fazla seçenek haline gelmeye devam ettikçe, SOH’un belirlenmesinin veya bir elektrikli motor-jeneratör ünitesinin (MGU) kullanım ömrünün sonuna (EOL) ulaştığının doğrulanmasının tekrarlanabilir ve güvenilir bir süreç haline gelmesini sağlamak da her zamankinden daha önemli hale geliyor. Örneğin, motor kompresyonu, silindir sızıntısı ve rpm dengesi vb. zamanla veya kilometreyle (yaşlanma) değişebildiği (bozulabildiği) ve ürünün EOL aşamasına yol açabildiği için, bir MGU da nihayetinde EOL ile sonuçlanacak yaşlanma etkileri yaşayabilir. Ancak, bir motorun arızalandığı takvim süresi veya kilometre (yaşlanma) önemli ölçüde değişebildiğinden ve birçok faktöre (sürüş döngüsü, coğrafi konum, arazi, bakım geçmişi vb.) bağlı olabileceğinden, MGU yaşlanması da (istatistiksel olarak) genel EOL beklentilerini belirlemeye yardımcı olabilecek çok sayıda faktörden etkilenebilir. Hızlı bir şekilde veri toplamak için, yakın zamanda araçlardan çıkarılan elektrikli güç aktarma organlarını test etmek ve bu verileri bir vaka çalışması ve elektrikli güç aktarma organı testinin önemini aktarmak için bir yöntem oluşturmak üzere derlemekten daha iyi bir yöntem yoktur. Elektrikli tahrik ve batarya paketi sistemlerinin arıza teşhisi, testi ve servisi konusundaki deneyimlerime göre, aynı tip MGU’ları aynı yerde, çok çeşitli kilometre ve kronolojik yaşlara sahip ve tek bir günde test edilebilecek şekilde test etme fırsatı nadiren bulunur. Bu nedenle, bu vaka çalışmasında aynı tahrik motoru ve jeneratörü kullanan 20 Toyota Prius hibrit araç elektrikli transaksından elde edilen veriler kullanılacaktır. Bu elektrikli transaks iki MGU’ya sahiptir: bir tahrik motoru (MG2) ve bir jeneratör (MG1).

Vaka Çalışması Testi Arka Plan Bilgileri

Aşağıdaki bilgiler, bu vaka çalışmasının bir parçası olarak test edilen Toyota Prius transaks MGU’larının popülasyonu hakkında arka plan bilgisi olarak hizmet etmektedir:

– Test Yeri: Hibrit elektrikli araç bileşenleri konusunda uzmanlaşmış Orta Batı kullanılmış parça işletmesi

– Toyota Prius Transaks Tipi: Nesil II (2004 – 2009)

– Test edilen tüm transakslar araçtan çıkarılmış ve depoda paletler üzerinde depolanmıştır (not: MGU’lar, test verilerinde herhangi bir değişiklik olmaksızın transaks araca takılı veya araç dışında iken test edilmiş olabilir)

– Test popülasyonundaki Transaks sayısı: 20

– Test popülasyonunun kilometre aralıkları: 28k – 148k

– Test popülasyonunun Model Yılı aralıkları: 2004 – 2009

– MGU’lar test edildi: MG1 ve MG2

– Veri elde etmek için her MGU üzerinde yapılan test sayısı: Bir (1)

– Test sıcaklığı: 5,5°C (42°F)

– Nem oranı: %58

Örnek Çalışma Test Enstrümantasyonu ve Veri Toplama

– MS Excel – test verilerini girmek/derlemek ve istatistiksel değerleri hesaplamak için

– All Test Pro 33EV (AT33EV) – Motor test verilerini elde etmek için Motor Devre Analizi aracı

– Test Standartları Gereksinimleri: Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) 56, 118 ve 120, verilerin enstrümantasyonla nasıl toplandığı da dahil olmak üzere Motor Devre Analizi test yöntemlerini kapsar; IEEE 1415-2006, “IM Bakım Testi ve Arıza Analizi Kılavuzu”; IEEE 43-2000, “İzolasyon Testi için Önerilen Uygulama”

– Cihaz seçimi için gerekçe: AT33EV, ekibimin 2011 yılında MGU test cihazı prognostik ve test yeteneklerinin olasılığını belirlemek için gerçekleştirdiği bir General Motors (GM) dahili çalışmasında beş (5) MGU test metodolojisi arasında en yüksek puanı almıştır. Ayrıca GM için harici bir elektrik motoru test tedarikçisi tarafından gerçekleştirilen bir çalışmada, test sonuçlarının ve cihaz performansının tekrarlanabilirliğini sağlamak için çalışma tekrarlandığında en yüksek puanı almıştır. Bu nedenle AT33EV, 3 fazlı EM testi ve SOH analizi gerçekleştirmek için üstün bir test cihazıdır. AT33EV aracının başlıca avantajlarından biri, EM rotorunu döndürme gereksinimi olmadan test edebilmesidir. Özetle, EM tamamen statik olarak test edilebilir. Teknisyen için bu, testlerin Yüksek Gerilim sistemi devre dışı bırakılarak gerçekleştirilebileceği ve yol testine gerek olmadığı anlamına gelir – tüm testler servis bölümünde gerçekleştirilebilir.

– MGU SOH’u belirlemek için cihaz tarafından alınan cihaz test parametreleri: doğru akım (dc) Direnci (miliohm), Endüktans, Empedans, Kapasitans, Faz Açısı, Akım-Frekans Oranı, Yayılma Faktörü (kirlenme) ve İzolasyon Direnci.

– AT33EV cihazı tarafından sağlanan test sonuçları: o Direnç Ohm cinsinden ifade edilen faz sargısı dc direnci – bu veriler dahili motor bağlantılarını (örn. korozyon, gevşek kıvrımlı bağlantılar, vb.) test etmek için kullanılacaktır. DC direnci ayrıca çok ciddi dahili bobin (bakırdan bakıra) kısa devreyi veya daha ciddi fazdan faza kısa devreyi (faz içi veya fazlar arası sargı arızaları) belirtmek için de kullanılabilir. Dc direnç testi, daha az invaziv olan bakırdan bakıra kısa devreyi belirlemede etkisizdir ve sargı/stator yuvası yaşlanmasını belirlemede yardımcı olmaz.

– Direnç Ohm cinsinden ifade edilen İzolasyon Direnci (IR) Testi – IR testi gözlemlenir ve izolasyon-toprak direnci bariyerini belirlemek için en yüksek direnç seviyesine ulaşmak için geçen süre ile karşılaştırılır.

– Dissipasyon Faktörü (DF) – yüzde olarak ifade edilir (faz açısı ve kapasitans ölçümlerinden elde edilir), alternatif (akım) bir alanda bir elektrik yalıtım malzemesindeki dielektrik (yalıtım) kayıplarının ve sonuçta ısı olarak dağıtılan enerjinin ölçüsüdür. DF, MGU faz sargı teli kaplama (dielektrik vernik veya emaye) kalite durumundaki, telden tele ve fazdan faza dielektrik kalite durumundaki ve stator yuvası astar yalıtım (dielektrik) kalite durumundaki değişiklikleri ölçmek ve kirlenme ve/veya bozulma (yaşlanma) nedeniyle meydana gelen yalıtım kayıplarını belirlemek için kullanılır. Kirlenme kümülatif bir etkidir ve alüminyum, çelik, sürtünme malzemesi, yağ kirleticileri, plastikler, nem vb. mikro unsurlardan kaynaklanır ve faz telleri, faz sargıları, Faz sargıları ve stator yuva astarı yalıtımı arasında veya faz sargı telleri yuva astarı yalıtımı ve araç şasisi ile elektriksel olarak ortak olan MGU arka demiri (yani stator laminasyon yığını) arasında enerjinin aktarılabileceği bir ortam sağlar. Bu da faz sargı kaplamasının ve/veya yuva yalıtkan (dielektrik) malzemelerinin zayıflamasına/yaşlanmasına neden olur. Bir MGU’nun (nihai) katastrofik arızası, hizmet ömrü boyunca kümülatif kirlenmenin bir sonucu olabileceğinden, DF test verileri sonuçları, MGU yalıtım SOH’unun belirlenmesine yardımcı olmak için kullanıcı için önemli bir prognostik/teşhis metriğidir.

– Test Değeri Statik (TVS) – Endüktans, Empedans (AC Direnci), Faz Açısı ve Akım-Frekans Oranı gibi yukarıda belirtilen cihaz test parametrelerinin bir alt kümesinin kullanılması ve elde edilen metriklerin karmaşık bir algoritmik analizle temizlenmesinden oluşan boyutsuz bir sayı. 3-Faz sargı parametresi test verileri daha sonra 3-Faz MGU stator ve rotor elektrik ve manyetik performansını belirlemek için kullanıcıya sonuçta sayısal bir değer sağlayan yazılım algoritmaları tarafından hesaplanır. Kullanıcı, test edilen MGU verilerinin aynı tip veya iletim nesline ait yeni MGU test verilerinden ne kadar uzaklaştığını (veya uzaklaşmadığını) sayısal olarak belirlemek için boyutsuz sayıyı bir referans sayısıyla (test cihazıyla birlikte verilen sayılar) karşılaştırır. TVS değeri ayrıca 3 Fazlı stator sargılarını, rotor mıknatıslarını veya rotor çubuklarını ve kısa devre halkalarını vb. test etmek için MGU’yu döndürme ihtiyacını ortadan kaldırır.

– MGU alt sistem testi: AT33EV, MGU rotorunu ve stator SOH’unu rotoru döndürmeden (eğirmeden) test edebilir (sabit mıknatıslı veya indüksiyon EM)

– AT33EV’nin MGU kablolarına bağlantısı, MGU kablolarına tekrarlanabilir enstrümantasyon bağlantısına izin vermek için düşük mikro-Ohm aralığında dirençli, tırtıklı yüzeylere ve dış dişlere sahip üç (3) 0,375 “çapında saf bakır adaptör (iki adaptör 3″ uzunluğunda ve bir adaptör 4” uzunluğunda) kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Vaka Çalışması Veri Sunumu

MGU test verileri Tablo 1 ve Tablo 2’de sunulmuştur. Tablo 1’de transaks MG1 (jeneratör) için test verileri ve Tablo 2’de transaks MG2 (tahrik motoru) için test sonuçları verilmiştir. Tablo sütunları aşağıdaki verileri sağlar (soldan sağa):

– İletim örnek numarası

– Şanzımanın söküldüğü Araç Kilometre Sayacı değeri

– Direnç 3-2 / 2-1 / 1-3: Faz 3 ila 2, 2 ila 1 ve ardından 1 ila 3 ölçülürken direnç değerleri. Direnç testinin sonuçları, genel direnç dengesini belirlemek için faz sargı değerlerinin karşılaştırılmasıdır. Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) Standartları Belgesi 1415-2006 “üç (direnç) değeri karşılaştırılır – tüm okumalar üç okumanın ortalamasının %3 – %5’i arasında olmalıdır” der. Standart değerler, tüm MGU faz sargıları arasında elektriksel dc (direnç) ve faz akımı dengesi olmasını sağlar.

– DF% (Yayılma Faktörü) – AT33EV yazılım algoritmalarından türetilen ve kullanıcı için yüzde (%) formatında sonuç kirlilik testi verileri sağlayan bir sayıdır. MGU DF’yi belirlemek için kullanılan veriler, kapasitans (DF testi için birincil unsur), Endüktans, Empedans, faz açısı ve verileri fırçalamak için yazılım tarafından kullanılan ek elektriksel unsurlar olarak akım-frekans oranıdır. Verilerde DF yüzde ve kapasitans birimi (%) olarak sunulmuştur. Ancak, bu makalede veri raporlamasını basitleştirmek için yüzdeler üç aralıkta kullanılacaktır:

o ≤ %6 = İyi (OK) – kabul edilebilir sınırlar dahilinde kontaminasyon

o %6 – %10 = Uyarı (W) – kirlenme yüksektir ancak sınırların dışında değildir

o ≥ %10 = Başarısız/Başarısız (F) – kirlenme aşırıdır, sınırların dışındadır ve daha ciddi bir arıza moduna neden olacak koşullar da mevcut olabilir

MGU sargı kirlenme testi IEEE Standardı 43-2000’de ele alınmıştır. IEEE 56, 118 ve 120, verilerin enstrümantasyonla nasıl toplandığı da dahil olmak üzere Motor Devre Analizi test yöntemlerini kapsar.

– TVS (Test Değeri Statik) – TVS değeri, test verilerini bir referans (yeni) ünite ile karşılaştırarak MGU’ların test edilmesine izin verir. Nitelikli bir referans numarası kullanılarak herhangi bir MGU SOH bu karşılaştırma yöntemi kullanılarak belirlenebilir. Özellikle TVS değeri, sargıların, stator yuvası yalıtımının, rotor/stator manyetik durumunun vb. MGU yaşlanma (bozulma) seviyesinin veya ünitenin zaten arızalı olup olmadığının belirlenmesine yardımcı olabilir. TVS metriğini kullanmanın temel konsepti, nihai tahrike doğrudan bağlantı, tekli veya çoklu planet dişli setleri veya dahili hidrolik debriyaj sistemleri vb. kullanıp kullanmadığına bakılmaksızın araç üzerindeki bir transaksı/şanzımanı test edebilmektir. Ancak TVS verileri 3-Fazlı MGU sorununun statordan mı yoksa rotordan mı kaynaklandığını belirleyemez. Sadece rotor veya statorda elektriksel veya manyetik bir dengesizlik olup olmadığını belirleyebilir.

– TVS veri sonuçları aşağıdaki gibi raporlanmıştır:

o ≤ %3 = Tamam – İyi Stator ve Rotor dengesi

o ≥ %3 ancak ≤ %5 = Stator veya Rotorun elektriksel veya manyetik olarak dengesizleşmeye başladığına dair UYARI (W)

o ≤ %5 = ARIZA (F) – Stator veya Rotor elektriksel veya manyetik özellikleri dengesiz ve test aralığı içinde kalamadı. Arıza aralığı, daha ciddi bir arıza moduna neden olmak için mevcut olan koşullar da olabilir

Otomotiv sistemlerinde, sorunun rotorda mı yoksa statorda mı olduğu önemli değildir, çünkü transaks/şanzıman araç içinde sökülmeli veya araçtan çıkarılmalıdır. Her iki durumda da rotor ve stator çıkarılır ve yeni veya iyi olduğu bilinen bir stator ve rotor tertibatı, testlerde başarısız olan veya ileri yaşlanma ile tutarlı veriler gösteren üniteleri değiştirmek için kullanılabilir. Hem stator hem de rotorun değiştirilmesi olası bir yanlış teşhisi veya daha maliyetli testleri ortadan kaldıracaktır.

Vaka Çalışması Verileri ve Sonuçların Tartışılması

Bu çalışma kapsamında toplam 20 adet II. Nesil (2004-2009) elektrikli transaks bulunmaktadır. Verilerde rapor edilmemiş olsa da (ancak veri sayfalarında belirtilmiştir), her transaks 500Vdc’de yalıtım direnci (IR) açısından test edilmiştir. IR testinde başarısız olan sıfır (0) transaks vardı. Ancak, transakslardan ikisi (örnek 12 ve 16) maksimum 500Vdc IR seviyesine ulaşmakta yavaş kalmıştır @ > 10 saniye); bu da test deneyimine göre yalıtım sızıntısının ilk başlangıcına ve MGU sargı yalıtımında veya stator yuvası yalıtım malzemelerinde bir zayıflığa işaret etmektedir. Sargılar yaşlanmaya devam ettikçe, sargı, yuva astarı ve stator laminasyonları (arka demir) arasındaki enerji kaçağı nedeniyle maksimum IR seviyesine ulaşma süresi önemli ölçüde artacaktır (yani 45 saniye – 1 dakikadan fazla). Bu tür bir veri sonucu eninde sonunda bir MGU arızasına dönüşecektir, ancak arızaya kadar geçen süreyi tahmin etmek bu makalenin kapsamı dahilinde değildir. Bununla birlikte, elektriksel test özellikleri, çalışma ortamı vb. sonuçlarına dayalı olarak MGU’nun arızalanma süresini tahmin etmeye yardımcı olabilecek kaliteli istatistiksel yöntemler (Weibull analizi veya Güvenilirlik istatistiklerinin kullanılması gibi) mevcuttur.

Kilometre Sayacı Verileri

Bu vaka çalışmasındaki kilometre sayacı verileri çok geniştir ve raporlama kolaylığı için en yakın 1000 mile yuvarlanmıştır. En düşük kilometre sayacı veri noktasına sahip transaks 23.000 mil ve en yüksek veri noktası 148.000 mildir.

Faz Direnci Ölçüm Verileri

Faz direnci verileri dc miliohm (mOhm) birimlerinde rapor edilir. Transaks numunesi 8, 96,40 – 96,90 mOhms ile en düşük dirençleri rapor etmiştir. Transaks numuneleri 3, 4, 7 ve 8, MG2 için 120,00 – 121,00 mOhm ile en düşük dirençleri bildirmiştir. Tüm transaks numune faz direnci ölçümleri, faz direnci dengesi için < %3 direnç varyasyonuna sahipti ve bu nedenle, dc direnç dengeli elektrik makineleri için IEEE 1415 – 2006 standardı dahilindeydi.

Yayılma Faktörü Ölçüm Verileri

Yayılma Faktörü % verileri, MG1 transaks numunesi 13’ün %7,06 (UYARI aralığı) ile normal aralıkta puan alamayan tek ünite olduğunu göstermektedir. Transaks MG1 numune 16 verileri %5,99 ile numune 13 ile neredeyse UYARI kategorisine yerleştirilmiştir. Transaks MG2 ünitesi verilerinin hiçbiri DF% UYARI veya ARIZA ile sonuçlanmamıştır. Bununla birlikte, Transaks numunesi 16’nın %5,66’lık DF’si kabul edilebilir test sınırları içinde olmakla birlikte, UYARI verilerinin sınırındadır. Örnek 16 için hem MG1 hem de MG2 verileri, onu her iki MGU için de neredeyse UYARI veri kategorisine yerleştirmektedir.

Test Değeri Statik Ölçüm Verileri

TVS (boyutsuz sayı) ölçümü, raporlanması gereken en karmaşık ölçüm verisi sayısal değeridir. Nesil II MG1 ve MG2 için hedef TVS referans değeri budur:

– MG1 = 5,80

– MG2 = 13.30

MG1 transaks numuneleri için elde edilen veriler, 12 ve 5 numaralı numunelerin UYARI durumunda olduğunu (referans veri hedefinden ≥ %3 ancak ≤ %5 sapma), 11 numaralı numunenin ise BAŞARISIZ durumda olduğunu (referans veri hedefinden ≥ %5 sapma) göstermiştir. MG2 transaks numuneleri için elde edilen veriler numune 1,2,4,10,11 ve 13’ün UYARI durumunda olduğunu (referans veri hedefinden ≥ %3 ancak ≤ %5 sapma), numune 15’in ise ARIZALI durumda olduğunu (referans veri hedefinden ≥ %5 sapma) göstermiştir.

Vaka Çalışması Sonuçları

Bu vaka çalışması 20 kişilik küçük bir örneklem boyutu içermesine rağmen, veriler yüzlerce MGU (Toyota ürünü veya rakipleri) üzerinde tamamlanan testlerle tutarlıdır. Sahada ≈1,5 milyon araçlık bir II. Nesil araç popülasyonu olsaydı, %95 veri güveni (+/- %3 Güven Aralığı ile) düzeyi sağlamak için gerekli örneklem büyüklüğünün ≈1100 transaks olduğu anlaşılmaktadır.

Bu çalışmadaki örneklem büyüklüğü, 2004-2009 MG1 ve MG2 MGU elektrik makinelerinin güvenilir bir istatistiksel modellemesini elde etmek için gerekli sayıdan uzaktır. İstatistiksel bir sonuca varmak için güvenilir istatistiksel sayılar elde etmek üzere yüksek güven düzeyi ve güven aralığı ile birlikte yeterince büyük bir istatistiksel popülasyon havuzu (örneklem büyüklüğü) bu vaka çalışması kapsamının dışındaydı. Ancak, bu vaka çalışmasından (ve benzerlerinden) elde edilen test kanıtlarının üstünlüğü, katastrofik bir arızadan önce bir MGU’nun SOH’sini belirlemede saha teknisyenlerine prognostik ve tanısal değer sağlama açısından diğer vaka çalışması sonuçlarıyla tutarlıdır.

Veri Türlerinin Karşılaştırılması – bu vaka çalışmasında sağlanan verilere dayanarak, sargı direnci verilerinin diğer MGU SOH arıza modlarına eğilim göstermediği (veya izlemediği) sonucuna varılabilir. Bu vaka çalışmasında MGU’lar üzerinde yapılan tüm faz direnci testleri, tüm MGU fazları arasında denge olduğunu ve her birinin IEEE 1415-2006 standardına uygun olduğunu göstermiştir. MGU’ların her birinden elde edilen DF verileri, dc direnç testi verileriyle veya TVS verileriyle eğilim göstermedi veya takip etmedi. Bu nedenle, bir MGU dengeli faz dirençleri, tolerans bantları içinde olan DF% verileri içerebilir, ancak TVS testinde başarısız olabilir. Bu test, verilerin enstrümantasyonla nasıl toplandığı da dahil olmak üzere Motor Devre Analizi test yöntemlerini kapsayan IEEE 56, 118 ve 120 ile uyumludur. Ayrıca, vaka çalışması verilerine dayanarak, dengeli faz dirençleri, tolerans bandı içinde olan TVS verilerini içermek, ancak% DF için uyarı seviyeleri elde etmek mümkündür. Bu test, IEEE Standardı 43-2000’de yer alan MGU sargı kirlenme testi ile uyumludur.

Özetle, direnç verileri, DF% verileri ve TVS verileri bir MGU’nun SOH’unun belirlenmesinde ayrıştırılır. Temel elektrik mühendisliği prensiplerinin ileri matematik ve yazılım algoritmalarıyla birleştirilerek verilerin temizlenmesiyle MGU SOH’unun tam bir resmi veya katastrofik bir arızanın teyidi mümkündür. Bu, sahadaki teknisyenler için iyi bir haberdir çünkü geçmişte MGU operasyonel/performans sorunlarının çoğu, sargı veya yuva yalıtım yaşlanma ölçümü veya zor aralıklı durumu belirlemeye çalışmak güvenilmez olmuştur. Sadece MilliOhmmetre kullanımı, MilliOhmmetre ve IR kullanımı veya MilliOhmmetre, IR ve empedans ölçer kombinasyonunun kullanımı gibi güvenilir olmayan teşhis teknikleri, faz sargısı veya stator yuvası yalıtımındaki ince değişiklikleri tespit edemez ve bu nedenle elektrik veya yalıtım arıza modlarının başlangıcını tespit edemez. Bu yöntemler dar bir arıza modu bandını tanımlamak veya katastrofik bir durumu doğrulamak için kabul edilebilir, ancak hiçbiri gelişmiş MGU sargısı ve yuva astarı SOH testi sağlayamaz.

Özet

Umarım bu vaka çalışmasını beğenmişsinizdir ve MGU’ların çok çeşitli SOH ve arıza modları için nasıl test edilebileceği konusunda size daha fazla fikir vermiştir. Elektrikli güç aktarma organlarının test edilmesi, herhangi bir OEM veya Satış Sonrası servis işletmesi için standart bir denetim ölçütü haline gelmelidir. Otomotiv endüstrisi İYM tabanlı güç aktarma organlarından elektrikli güç aktarma organları ekonomisine geçmeye devam ederken, otomotiv teknisyenlerinin test ve analizlerin nasıl yapılması gerektiğini ve analizlerle tespit edilebilecek arıza modlarını anlamaları hayati önem taşımaktadır. Elektrikli güç aktarma organlarının aracın muayenesini ve servisini nasıl değiştirdiği konusunda müşteriyi bilgilendirmek ve eğitmek de servis işletmesinin sorumluluğunda olacaktır. Şu anda çok az sayıda servis işletmesi tüketiciyi elektrikli güç aktarım sistemi SOH denetimleri konusunda eğitmektedir ve yüksek seviyelerde Müşteri İlişkileri Yönetimi (CRM) sağlamak için bunun yakında yaygınlaşması gerekecektir. EM’lerin periyodik olarak test edilmesi elektrikli güç aktarma organlarının SOH’unun belirlenmesinde önemli bir unsurdur ve hibrid ve elektrikli araçlara hizmet veren tüm işletmeler bu hizmeti elektrikli araç sahibine sunmayı standart bir uygulama haline getirmelidir. Araç müşterisi, sizin tarafınızdan eğitilene kadar periyodik EM SOH analizi hakkında bilgi sahibi olmayacaktır. Bir hizmet işletmesinin müşteriye sağlam bir hizmet sunarken gelir elde etmek için yeni hizmetler yaratması için ne harika bir yol!