Thử nghiệm xe điện: Việc xác minh trạng thái sức khỏe được đặt lên hàng đầu

Tiến sĩ Mark Quarto CTO – Dịch vụ kỹ thuật Quarto

Sau hơn 32 năm làm việc trong lĩnh vực công nghệ Xe điện, tôi đã có kinh nghiệm ở hầu hết các lĩnh vực trong lĩnh vực kỹ thuật và phát triển ô tô. Những kinh nghiệm này đã chuyển đổi từ kỹ sư dịch vụ, kỹ sư phát triển chẩn đoán quản lý động cơ/năng lượng, Giám đốc kỹ thuật Hệ thống điện khí hóa phương tiện, Giám đốc nhóm kỹ thuật Hệ thống điện khí hóa phương tiện và hiện tại (sau khi nghỉ hưu vào năm 2012) là nhà tư vấn và người hướng dẫn/cố vấn cho các OEM, Nhà sản xuất lại và Hậu mãi cho hệ thống xe điện. Tôi rất thích chế tạo một số Xe điện khí hóa tiên tiến nhất trong lịch sử ô tô như GM EV1, Chevrolet Tahoe/Yukon 2-Mode Hybrid, Chevrolet Spark Electric, Chevrolet Volt, Chevrolet Equinox Fuel Cell Demo Fleet và các mẫu xe ý tưởng tiên tiến khác. Như tôi đã quan sát kỹ lưỡng ngành này trong 20 năm qua, nó đã trải qua một cuộc cách mạng thực sự về hệ thống truyền động khi các phương tiện Điện khí hóa (tức là Xe hybrid, Plug-in và Xe điện) tiếp tục gia tăng số lượng phương tiện. Thị trường Xe điện đã qua sử dụng và chủ sở hữu thứ hai tiếp tục làm dấy lên mối lo ngại về cách các kỹ thuật viên sẽ tự tin phân tích và chẩn đoán hệ thống truyền động điện.

Đặc biệt, chẩn đoán động cơ truyền động và máy phát điện (Máy điện – EM) và phân tích Tình trạng sức khỏe (SOH) đã chuyển sang giai đoạn trung tâm trong chẩn đoán và phân tích ô tô. Các kỹ thuật viên ô tô bày tỏ sự quan tâm cao đến việc tìm hiểu các quy trình chẩn đoán và phân tích hiện đại để hỗ trợ xác định SOH của EM. Khi các sản phẩm Xe điện tiếp tục cũ trên thị trường, chủ sở hữu đầu tiên của những chiếc xe cũ, chủ sở hữu thứ hai và đội xe hiện đang đặt ra câu hỏi “tình trạng của động cơ truyền động và máy phát điện (stator và rotor) là gì khi xác định SOH của một chiếc xe ?” Ngoài ra, các kỹ thuật viên hiện trường mong muốn có một phương pháp để “xác nhận” phân tích và chẩn đoán của họ khi xác định tình trạng lỗi hệ thống truyền động điện. Cụ thể, chẩn đoán trên xe OEM có thể không cung cấp các phương pháp phân tích toàn diện cần thiết để xác định tình trạng của EM đã cũ hoặc cung cấp sự rõ ràng trong việc xác định liệu sự cố có nằm trong EM hay hệ thống Mô-đun Biến tần (PIM) của nó hay không. Do chi phí của một hệ thống EM hoặc PIM có thể dẫn đến hàng ngàn đô la sửa chữa nên việc xác định và xác định nguyên nhân gốc rễ của vấn đề là điều cần thiết. Hơn nữa, thời gian lao động cần thiết để xác định và xác nhận nguyên nhân gốc rễ của vấn đề có thể rất lớn, làm tăng thêm phần chi phí sửa chữa vốn đã đáng kể. Và nếu hệ thống bị chẩn đoán sai, chi phí linh kiện và nhân công sẽ tăng lên đáng kể. Một suy nghĩ cuối cùng cần xem xét là cả Aftermarket lẫn OEM đều không nhúng EM SOH như một phần của quy trình thử nghiệm dịch vụ chính thức, như trường hợp của công nghệ Động cơ đốt trong (ICE). Ví dụ: nếu một kỹ thuật viên ô tô được hỏi về nguyên nhân gây ra lỗi cháy ICE truyền thống, sự thay đổi về vòng tua máy, tình trạng nghèo/giàu, v.v., thì bản chất thứ hai của họ là thực hiện thử nghiệm cụ thể/có mục tiêu. Một số thử nghiệm động cơ này sẽ bao gồm cân bằng xi lanh, độ nén, rò rỉ xi lanh, dạng sóng chân không, kiểm tra hệ thống đánh lửa, v.v. Những thử nghiệm này mang tính đặc hữu và gắn liền với cách các kỹ thuật viên ô tô kiểm tra, phân tích và chẩn đoán hệ thống truyền động ô tô. Tuy nhiên, nếu những kỹ thuật viên ô tô này được hỏi về cách kiểm tra hệ thống truyền động điện, hầu hết có thể trích dẫn một hoặc hai loại thử nghiệm nhưng hoàn toàn không quen thuộc với các yếu tố thử nghiệm bổ sung được sử dụng trong phân tích EM và các yếu tố liên quan. các chế độ thất bại. Ở đây có khoảng cách sâu xa giữa mức độ phân tích và chẩn đoán EM hiện tại trong lĩnh vực dịch vụ ô tô với các lĩnh vực thử nghiệm cần được hiểu để cung cấp phân tích và chẩn đoán kỹ lưỡng. Tóm lại, lĩnh vực dịch vụ ô tô chưa được bắt đầu nhiều trong lĩnh vực phân tích, chẩn đoán hệ thống truyền động EM và các kỹ năng để xác định EM SOH.

Đường ít người đi

Khi tôi trò chuyện với nhiều kỹ thuật viên và người hướng dẫn ô tô trong nhiều năm, hầu hết sẽ nhanh chóng thừa nhận rằng họ có rất ít kinh nghiệm trong việc biết cách kiểm tra, phân tích và chẩn đoán hệ thống EM. Mặc dù các kỹ thuật viên rất thành thạo các phương pháp chẩn đoán dành cho hệ thống truyền động ô tô truyền thống, nhưng kinh nghiệm của họ là một con đường ít người đi trong lĩnh vực hệ thống truyền động điện. Trong suốt sự nghiệp 32 năm của mình trong lĩnh vực kỹ thuật dịch vụ và kỹ thuật sản phẩm Xe điện, tôi đã kết luận rằng cả Đại lý OEM hoặc kỹ thuật viên hậu mãi đều không trau dồi được các kỹ thuật chẩn đoán hoặc phân tích EM cần thiết thông qua đào tạo và kinh nghiệm. Phần lớn điều này có thể là do ô tô đã bắt nguồn từ hệ thống cơ khí thay vì hệ thống điện tử hoặc điện tử tập trung. Do đó, bộ kỹ năng cốt lõi của kỹ thuật viên truyền thống đã không tập trung vào điện/điện tử, điều này đã hạn chế kỹ thuật viên tiếp xúc với các khái niệm điện/điện tử cần thiết để tinh chỉnh các kỹ thuật phân tích cho hệ thống truyền động điện. Những bình luận này không có nghĩa là một sự phán xét. Đúng hơn, chúng nhằm mục đích cung cấp phản hồi quan sát cho lĩnh vực dịch vụ ô tô để phản ánh xem nó cần đi đến đâu từ đây: một con đường ít người qua lại.

Tôi cũng đã có liên minh chặt chẽ với một số lượng đáng kể các trường kỹ thuật, cao đẳng và các chương trình kỹ thuật và công nghệ ô tô của đại học trong nhiều thập kỷ và có thể báo cáo rằng có rất ít tổ chức nhắm mục tiêu phân tích và chẩn đoán hệ thống truyền động Xe điện khí hóa cốt lõi. Có thể có bất kỳ lý do nào dẫn đến tình trạng này trong trình độ học vấn của chúng ta, nhưng bất kể nguyên nhân là gì, kết quả là khoảng cách công nghệ cần được lấp đầy để hỗ trợ các kỹ thuật viên đào tạo họ xác định và xác nhận hiệu suất cũng như các số liệu SOH thông qua một quá trình phân tích và chẩn đoán vững chắc. Hơn nữa, việc cung cấp các phương pháp chẩn đoán và phân tích cho kỹ thuật viên ô tô giúp giảm thời gian tìm hiểu các kỹ thuật phân tích và kiểm tra hệ thống truyền động của Xe điện khí hóa là bước quan trọng tiếp theo trong việc nâng cao và nâng cao kỹ năng của kỹ thuật viên trong các hệ thống điện tiên tiến.

Hiện trạng phân tích và chẩn đoán EM

Trong lĩnh vực công nghệ dịch vụ ô tô, có rất ít nguồn lực để các kỹ thuật viên tiếp thu và sử dụng trong việc phân tích và chẩn đoán hệ thống EM. Các OEM ô tô đã giảm việc đào tạo kỹ thuật viên và thiết bị kiểm tra xuống mức tối thiểu. Trong hệ thống chẩn đoán trên tàu, không có chẩn đoán nào theo dõi EM SOH. Hầu hết các chẩn đoán đều nhằm mục đích xác định các lỗi nghiêm trọng và các bộ phận của EM không có giám sát chẩn đoán. Do đó, có một lỗ hổng đáng kể về công nghệ hỗ trợ kỹ thuật viên xác định tiên lượng các lỗi EM sắp xảy ra để chủ phương tiện có thể được thông báo về hệ thống truyền động điện SOH. Aftermarket có nhiều lựa chọn đào tạo hơn nhưng hầu hết các cá nhân hoặc nhà cung cấp dịch vụ đào tạo của công ty đều không được đào tạo chuyên nghiệp về công nghệ hệ thống truyền động điện. Hơn nữa, các chế độ lỗi mà Đại lý OEM sẽ gặp phải có thể khác biệt đáng kể so với các chế độ lỗi mà Đại lý OEM gặp phải trong Hậu mãi. Đối với phân khúc đào tạo, hầu hết các nhà đào tạo/nhà cung cấp Aftermarket thường tự học và thiếu đào tạo chuyên nghiệp về khoa học điện và cơ khí của hệ thống truyền động điện, do đó phải giảng dạy hoặc sử dụng chẩn đoán lỗi mẫu. Ngoài ra, hầu hết các kỹ thuật chẩn đoán đang được hướng dẫn trong Aftermarket sẽ chỉ phát hiện ra một tỷ lệ nhỏ trong tất cả các chế độ lỗi có thể xảy ra của EM. Ngoài ra, quan sát của tôi về cách Aftermarket và OEM đã hướng dẫn các kỹ thuật viên cách xác định tỷ lệ phần trăm nhỏ của các chế độ lỗi EM là tốt nhất. Hiện tại, các kỹ thuật viên chủ yếu dựa vào các lỗi mẫu (nhận dạng) của hệ thống như một phương pháp xác định nguyên nhân gốc rễ của các lỗi hệ thống (ICE) truyền thống. Thật không may, các công nghệ cơ, điện và từ của hệ thống truyền động EM đang lặp đi lặp lại nhanh đến mức các lỗi mẫu sẽ được chuyển sang phương pháp chẩn đoán kém hiệu quả hơn. Nếu không có nền tảng kỹ thuật vững chắc về công nghệ EM, việc phân tích và chẩn đoán sẽ là một cuộc chiến khó khăn theo đúng nghĩa đen đối với một kỹ thuật viên. Học các kỹ thuật chẩn đoán và phân tích EM đòi hỏi phải được đào tạo và có kinh nghiệm đáng kể, đây là một thách thức đối với ngay cả các bác sĩ chẩn đoán dày dạn kinh nghiệm, trừ khi thiết bị phân tích và kiểm tra có thể lọc dữ liệu điện và từ để thực hiện công việc phân tích và chẩn đoán dễ dàng hơn. Các kỹ thuật viên ô tô vốn đã choáng ngợp với vô số khóa học họ tham dự hàng năm, chỉ để cập nhật các công nghệ động cơ đốt trong truyền thống (ICE). Và, vì công nghệ ICE chiếm phần lớn sự tương tác hàng ngày của kỹ thuật viên, nên họ (và chủ doanh nghiệp) phải thực hiện một nhiệm vụ khó khăn là phải phân bổ số giờ đào tạo đáng kể để tìm hiểu hệ thống truyền động điện. Tuy nhiên, thị trường ô tô đã đạt đến đỉnh cao. Số lượng sản phẩm Xe Điện trên thị trường sắp hoặc hết thời hạn bảo hành đang bắt đầu đạt con số đáng kể. Vì vậy, những khối lượng này không thể bị bỏ qua nữa, đặc biệt là bởi Aftermarket ô tô. Tóm lại, lĩnh vực dịch vụ ô tô đã đạt đến trạng thái không thể bỏ qua hệ thống Xe điện hoặc EM nữa, cho dù họ có nhận ra hay không!

Chẩn đoán “Các bước tiếp theo” dành cho Kỹ thuật viên và Giảng viên

Thị trường dịch vụ ô tô hiện đang trải qua thời kỳ chuyển đổi mạnh mẽ trong lịch sử. Chúng ta đang chứng kiến ​​sự thay đổi của người bảo vệ, vì ngành công nghiệp ô tô đang trải qua quá trình thay đổi hệ thống truyền động ICE sang hệ thống truyền động dựa trên điện. Điều này có nghĩa là các kỹ thuật viên ô tô phải tiếp tục bảo trì công nghệ hiện tại đồng thời học hỏi và tích lũy kinh nghiệm về hệ thống truyền động điện mới. Vì không có kiến ​​thức kế thừa (tức là khả năng tận dụng kiến ​​thức và kinh nghiệm trước đó) và chuyển giao công nghệ ở mức tối thiểu (công nghệ hiện tại bị hạn chế sử dụng trong hệ thống mới) từ ICE sang hệ thống truyền động điện nên thời gian học tập rất dốc và dài. Kết quả là, các kỹ thuật viên sẽ cần sự hỗ trợ đáng kể khi phân tích và chẩn đoán hệ thống truyền động điện mới. Hơn nữa, trong lĩnh vực này không chỉ cần phân tích và chẩn đoán hệ thống truyền động điện mà còn xác nhận (hoặc không) chẩn đoán để đảm bảo rằng đúng bộ phận cần được sửa chữa hoặc thay thế. Đây là một điểm quan trọng vì nhiều bộ phận của hệ thống truyền động điện có thể có giá vài nghìn đô la trở lên. Tóm lại, các kỹ thuật viên ô tô sẽ cần dựa vào thử nghiệm và phân tích để có thể nhanh chóng kết hợp tất cả các yếu tố cần thiết với nhau để kiểm tra các khía cạnh điện và từ của EM, đồng thời đưa ra kết quả và kết luận kiểm tra hợp lý.

Phân tích và chẩn đoán EM: Một nghiên cứu điển hình

Việc xác định tình trạng hoạt động của hộp số hoặc hộp số (SOH) hoặc xác nhận rằng một sự kiện thảm khốc đã xảy ra đang trở thành một khía cạnh quan trọng hơn của ngành dịch vụ hậu mãi và những ngành phân tích, chẩn đoán và bảo dưỡng hệ thống truyền động điện. Khi thị trường hậu mãi tiếp tục trở thành một lựa chọn cho các chủ sở hữu xe hybrid để bảo dưỡng, điều quan trọng hơn bao giờ hết là đảm bảo rằng việc xác định SOH hoặc, để xác nhận một bộ máy phát điện-mô-tơ điện (MGU) đã hết tuổi thọ ( EOL) trở thành một quy trình có thể lặp lại và đáng tin cậy. Ví dụ: do độ nén động cơ, rò rỉ xi-lanh và cân bằng vòng/phút, v.v., có thể thay đổi (xuống cấp) theo thời gian hoặc quãng đường đi được (lão hóa) dẫn đến giai đoạn EOL của sản phẩm, MGU cũng có thể gặp phải các hiệu ứng lão hóa mà cuối cùng sẽ kết quả là EOL. Tuy nhiên, vì thời gian hoặc quãng đường đi được (cũ) mà động cơ bị hỏng có thể thay đổi đáng kể và có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố (chu kỳ lái, vị trí địa lý, địa hình, lịch sử bảo trì, v.v.) lão hóa của MGU cũng có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố điều đó có thể (theo thống kê) giúp xác định kỳ vọng chung về EOL. Để thu thập dữ liệu một cách nhanh chóng, không có phương pháp nào tốt hơn là kiểm tra hệ thống truyền động điện gần đây đã được loại bỏ khỏi phương tiện và tổng hợp dữ liệu này để tạo thành một nghiên cứu điển hình và một phương pháp truyền đạt tầm quan trọng của việc thử nghiệm hệ thống truyền động điện. Kinh nghiệm của tôi trong việc phát triển chẩn đoán, kiểm tra và bảo trì hệ thống truyền động điện và bộ pin hiếm khi có cơ hội kiểm tra các MGU cùng loại ở cùng một địa điểm có phạm vi quãng đường đi được và độ tuổi theo trình tự thời gian rộng và có thể được kiểm tra theo một cách khác nhau. ngày duy nhất. Do đó, nghiên cứu điển hình này sẽ sử dụng dữ liệu từ 20 hộp số điện của xe hybrid Toyota Prius sử dụng cùng một động cơ dẫn động và máy phát điện. Hộp số điện này có hai MGU: một động cơ dẫn động (MG2) và một máy phát điện (MG1).

Thông tin cơ bản về thử nghiệm nghiên cứu điển hình

Thông tin sau đây đóng vai trò là thông tin cơ bản về số lượng MGU hộp số Toyota Prius đã được thử nghiệm như một phần của nghiên cứu điển hình này:

• Địa điểm thử nghiệm: Cơ sở kinh doanh phụ tùng đã qua sử dụng ở Trung Tây chuyên về linh kiện xe điện hybrid

• Loại hộp số Toyota Prius: Thế hệ II (2004 – 2009)

• Tất cả các hộp số được kiểm tra đã được tháo ra khỏi xe và được cất giữ trong kho trên các pallet (lưu ý: MGU có thể đã được kiểm tra với hộp số được lắp trên xe hoặc bên ngoài xe mà không có bất kỳ thay đổi nào về dữ liệu kiểm tra)

• Số lượng hộp số trong nhóm thử nghiệm: 20

• Phạm vi quãng đường của nhóm thử nghiệm: 28k – 148k

• Mẫu Năm phạm vi dân số khảo sát: 2004 – 2009

• MGU đã được thử nghiệm: MG1 và MG2

• Số lần kiểm tra trên mỗi MGU để thu thập dữ liệu: Một (1)

• Nhiệt độ thử nghiệm: 5,5°C (42°F)

• Độ ẩm: 58%

Nghiên cứu điển hình Thiết bị kiểm tra và thu thập dữ liệu

• MS Excel – để nhập/tổng ​​hợp dữ liệu kiểm tra và tính toán các giá trị thống kê

• All Test Pro 33EV (AT33EV) – Công cụ phân tích mạch động cơ để thu thập dữ liệu kiểm tra động cơ

• Yêu cầu về Tiêu chuẩn Thử nghiệm: Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) 56, 118 và 120 bao gồm các phương pháp thử nghiệm Phân tích Mạch Động cơ, bao gồm cách thu thập dữ liệu bằng thiết bị đo đạc; IEEE 1415-2006, “Hướng dẫn kiểm tra bảo trì IM và phân tích lỗi”; IEEE 43-2000, “Thực hành được khuyến nghị để kiểm tra cách điện”

• Cơ sở lý luận cho việc lựa chọn thiết bị: AT33EV đạt điểm cao nhất trong số năm (5) phương pháp thử nghiệm MGU trong một nghiên cứu nội bộ của General Motors (GM) mà nhóm của tôi đã thực hiện vào năm 2011 để xác định triển vọng về khả năng tiên lượng và thử nghiệm của thiết bị thử nghiệm MGU. Nó cũng đạt điểm cao nhất trong một nghiên cứu được thực hiện bởi nhà cung cấp thử nghiệm động cơ điện bên ngoài cho GM, khi nghiên cứu được nhân rộng để đảm bảo khả năng lặp lại của kết quả thử nghiệm và hiệu suất của thiết bị. Do đó, AT33EV là thiết bị kiểm tra ưu việt để thực hiện kiểm tra EM 3 pha và phân tích SOH. Một trong những ưu điểm chính của công cụ AT33EV là khả năng kiểm tra rôto EM mà không cần quay. Tóm lại, EM hoàn toàn có thể được kiểm tra tĩnh. Đối với kỹ thuật viên, điều này có nghĩa là việc thử nghiệm có thể được thực hiện khi hệ thống Điện áp cao bị vô hiệu hóa và không cần thử nghiệm trên đường – tất cả các thử nghiệm có thể được thực hiện trong khoang dịch vụ.

• Các thông số kiểm tra thiết bị mà thiết bị thu được để xác định MGU SOH: Điện trở dòng điện một chiều (dc) (milliohms), Độ tự cảm, Trở kháng, Điện dung, Góc pha, Tỷ lệ dòng điện-tần số, Hệ số tản nhiệt (ô nhiễm) và Điện trở cách điện.

• Kết quả kiểm tra do thiết bị AT33EV cung cấp: o Điện trở dc của cuộn dây pha được biểu thị bằng Ohm điện trở – dữ liệu này sẽ được sử dụng để kiểm tra các kết nối bên trong động cơ (tức là ăn mòn, kết nối uốn lỏng, v.v.). Điện trở dc cũng có thể được sử dụng để biểu thị sự ngắn mạch của cuộn dây bên trong (đồng với đồng) rất nghiêm trọng hoặc sự ngắn mạch giữa các pha nghiêm trọng hơn (lỗi cuộn dây trong hoặc giữa các pha). Thử nghiệm điện trở dc không hiệu quả trong việc xác định sự ngắn mạch đồng với đồng ít xâm lấn hơn và sẽ không hỗ trợ trong việc xác định lão hóa rãnh cuộn dây/khe stato.

• Kiểm tra điện trở cách điện (IR) được biểu thị bằng Ohms điện trở – kiểm tra IR được quan sát và so sánh với thời gian đã trôi qua để đạt được mức điện trở cao nhất nhằm xác định hàng rào cách điện với điện trở đất.

• Hệ số tản nhiệt (DF) – biểu thị bằng phần trăm (xuất phát từ phép đo góc pha và điện dung) là thước đo tổn thất điện môi (cách điện) trong vật liệu cách điện trong trường (dòng điện) xoay chiều và kết quả là năng lượng tiêu tán dưới dạng nhiệt. DF được sử dụng như một phương tiện đo lường sự thay đổi trạng thái chất lượng của lớp phủ dây quấn pha MGU (vecni điện môi hoặc men), trạng thái chất lượng điện môi giữa dây và pha với pha, và trạng thái chất lượng cách điện của lớp lót khe stato (điện môi) đối với xác định mọi tổn thất cách điện do nhiễm bẩn và/hoặc hư hỏng (lão hóa). Sự ô nhiễm là/có thể là một hiệu ứng tích lũy và bắt nguồn từ các nguyên tố vi mô của nhôm, thép, vật liệu ma sát, chất gây ô nhiễm dầu, nhựa, độ ẩm, v.v. tạo ra môi trường trong đó năng lượng có thể truyền giữa các dây pha, cuộn dây pha, giữa các pha cuộn dây và lớp cách điện lót rãnh stato, hoặc giữa các dây cuộn pha lớp cách điện lót khe và tấm sắt phía sau MGU (tức là ngăn xếp cán stato) dùng chung về điện với khung xe. Điều này dẫn đến lớp phủ cuộn dây pha và/hoặc vật liệu cách điện khe (điện môi) bị suy yếu/già đi. Vì lỗi nghiêm trọng (cuối cùng) của MGU có thể là kết quả của sự nhiễm bẩn tích lũy trong thời gian sử dụng của nó nên kết quả dữ liệu thử nghiệm DF là thước đo chẩn đoán/tiên lượng quan trọng đối với người dùng nhằm hỗ trợ xác định SOH cách điện MGU.

• Giá trị thử nghiệm tĩnh (TVS) – một con số không thứ nguyên bao gồm việc sử dụng một tập hợp con các tham số thử nghiệm thiết bị đã nói ở trên về Độ tự cảm, Trở kháng (Điện trở xoay chiều), Góc pha và Tỷ lệ dòng điện-tần số và lọc các số liệu kết quả bằng một thuật toán phức tạp Phân tích. Sau đó, dữ liệu kiểm tra tham số cuộn dây 3 pha được tính toán bằng thuật toán phần mềm cung cấp giá trị số kết quả cho người dùng để xác định hiệu suất điện và từ của stato và rôto MGU 3 pha. Người dùng so sánh số không thứ nguyên với số tham chiếu (số được cung cấp cùng với máy kiểm tra) để xác định bằng số dữ liệu MGU đã kiểm tra đã trôi bao xa (hoặc không) từ dữ liệu kiểm tra MGU mới cùng loại hoặc thế hệ truyền. Giá trị TVS cũng loại bỏ nhu cầu xoay MGU để kiểm tra cuộn dây stato 3 pha, nam châm rôto hoặc thanh rôto và vòng ngắn mạch, v.v.

• Thử nghiệm hệ thống con MGU: AT33EV có khả năng thử nghiệm rôto MGU và SOH của stato mà không làm quay (quay) rôto (dù là nam châm vĩnh cửu hay cảm ứng EM)

• Việc kết nối cáp AT33EV với MGU được thực hiện bằng cách sử dụng ba (3) bộ chuyển đổi đồng nguyên chất đường kính 0,375” có điện trở trong phạm vi micro-Ohm thấp, bề mặt có khía và ren ngoài (hai bộ chuyển đổi dài 3” và một bộ chuyển đổi 4” chiều dài) để cho phép kết nối thiết bị đo lặp lại với cáp MGU.

Trình bày dữ liệu nghiên cứu trường hợp

Dữ liệu thử nghiệm MGU được trình bày trong Bảng 1 & Bảng 2. Bảng 1 cung cấp dữ liệu thử nghiệm cho hộp số MG1 (máy phát điện) và Bảng 2 cung cấp kết quả thử nghiệm trên hộp số MG2 (động cơ truyền động). Các cột trong bảng cung cấp dữ liệu sau (từ trái sang phải):

• Số mẫu truyền

• Đọc đồng hồ đo đường của xe mà hộp số đã bị loại bỏ

• Điện trở 3-2/2-1/1-3: Giá trị điện trở khi đo Pha 3 đến 2, 2 đến 1, rồi 1 đến 3. Kết quả kiểm tra điện trở là so sánh các giá trị của cuộn dây pha để xác định cân bằng điện trở tổng thể. Tài liệu Tiêu chuẩn 1415-2006 của Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) nêu rõ “ba giá trị (điện trở) được so sánh – tất cả các số đọc phải nằm trong khoảng 3% – 5% giá trị trung bình của ba số đọc.” Các giá trị tiêu chuẩn đảm bảo rằng có sự cân bằng dòng điện một chiều (điện trở) và dòng pha giữa tất cả các cuộn dây pha MGU.

• DF% (Hệ số tản nhiệt) – Là một con số bắt nguồn từ thuật toán phần mềm AT33EV cung cấp kết quả dữ liệu kiểm tra ô nhiễm ở định dạng phần trăm (%) cho người dùng. Dữ liệu được sử dụng để xác định MGU DF là điện dung (thành phần chính để kiểm tra DF), Độ tự cảm, Trở kháng, góc pha và tỷ lệ dòng điện trên tần số là các thành phần điện bổ sung được phần mềm sử dụng để lọc dữ liệu. Trong dữ liệu, DF được trình bày theo đơn vị phần trăm và điện dung (%). Tuy nhiên, để đơn giản hóa việc báo cáo dữ liệu trong bài viết này, tỷ lệ phần trăm sẽ được sử dụng trong ba phạm vi:

o ≤ 6% = Tốt (OK) – mức độ nhiễm bẩn nằm trong giới hạn chấp nhận được

o 6% – 10% = Cảnh báo (W) – mức độ ô nhiễm cao nhưng chưa vượt quá giới hạn

o ≥ 10% = Không đạt/Không đạt (F) – mức độ nhiễm bẩn quá mức, vượt quá giới hạn và cũng có thể là các điều kiện hiện có gây ra dạng hư hỏng nghiêm trọng hơn

Thử nghiệm ô nhiễm cuộn dây MGU được đề cập trong Tiêu chuẩn IEEE 43-2000. IEEE 56, 118 và 120 bao gồm các phương pháp kiểm tra Phân tích mạch động cơ, bao gồm cả cách thu thập dữ liệu bằng thiết bị đo.

• TVS (Giá trị thử nghiệm tĩnh) – Giá trị TVS cho phép thử nghiệm MGU bằng cách so sánh dữ liệu thử nghiệm với đơn vị tham chiếu (mới). Bằng cách sử dụng số tham chiếu đủ điều kiện, bất kỳ SOH MGU nào cũng có thể được xác định bằng phương pháp so sánh này. Đặc biệt, giá trị TVS có thể hỗ trợ xác định mức độ lão hóa MGU (sự xuống cấp) của cuộn dây, cách điện khe stato, tình trạng từ tính của rôto/stator, v.v. hoặc nếu thiết bị đã bị hỏng. Khái niệm chính của việc sử dụng số liệu TVS là có thể kiểm tra hộp số/hộp số trên xe cho dù sử dụng kết nối trực tiếp với bộ truyền động cuối cùng, bộ bánh răng hành tinh đơn hay nhiều hay hệ thống ly hợp thủy lực bên trong, v.v. Tuy nhiên, dữ liệu TVS sẽ không xác định được liệu sự cố MGU 3 pha là do stato hay rôto. Nó chỉ có thể xác định xem có sự mất cân bằng điện hoặc từ trong rôto hoặc stato hay không.

• Kết quả số liệu TVS được báo cáo như sau:

o 3% = OK – Cân bằng Stator và Rotor tốt

o ≥ 3% nhưng ≤ 5% = CẢNH BÁO (W) rằng Stator hoặc Rotor đang bắt đầu mất cân bằng về điện hoặc từ

o 5% = LỖI (F) – Mất cân bằng các đặc tính điện hoặc từ của Stator hoặc Rotor và Không nằm trong phạm vi thử nghiệm. Phạm vi hư hỏng cũng có thể là các điều kiện hiện tại gây ra dạng hư hỏng nghiêm trọng hơn

Trong các hệ thống ô tô, vấn đề là rôto hay stato không liên quan vì hộp số/hộp số phải được tháo rời trong xe hoặc tháo ra khỏi xe. Trong cả hai trường hợp, rôto và stato được tháo ra và có thể sử dụng cụm stato và rôto mới hoặc tốt đã biết để thay thế các bộ phận đã thử nghiệm không thành công hoặc chỉ ra dữ liệu phù hợp với tình trạng lão hóa nâng cao. Bằng cách thay thế cả stato và rôto, điều này sẽ làm giảm bớt khả năng chẩn đoán sai hoặc thử nghiệm tốn kém hơn.

Thảo luận về dữ liệu và kết quả của nghiên cứu điển hình

Nghiên cứu này có tổng cộng 20 hộp số thế hệ II (2004-2009). Mặc dù không được báo cáo trong dữ liệu (nhưng được ghi chú trên các trang dữ liệu), mỗi hộp số đã được kiểm tra điện trở cách điện (IR) ở mức 500Vdc. Không có (0) hộp số nào không vượt qua bài kiểm tra IR. Tuy nhiên, hai trong số các bộ truyền động (mẫu 12 & 16) chậm đạt được mức IR tối đa 500Vdc @> 10 giây), từ kinh nghiệm thử nghiệm, cho thấy ngay từ đầu sự rò rỉ cách điện và điểm yếu trong cách điện cuộn dây MGU hoặc vật liệu cách điện rãnh stato. Khi các cuộn dây tiếp tục già đi, thời gian để đạt được mức IR tối đa sẽ tăng lên đáng kể (tức là 45 giây – hơn 1 phút), do rò rỉ năng lượng giữa cuộn dây, lớp lót khe và các lớp mỏng stato (sắt phía sau). Loại kết quả dữ liệu này cuối cùng sẽ phát triển thành một lỗi MGU nhưng việc dự đoán thời gian dẫn đến lỗi không nằm trong phạm vi của bài viết này. Tuy nhiên, có sẵn các phương pháp thống kê chất lượng (chẳng hạn như phân tích Weibull hoặc sử dụng thống kê Độ tin cậy) có thể hỗ trợ dự đoán thời gian xảy ra lỗi của MGU dựa trên kết quả của các đặc tính thử nghiệm điện, môi trường vận hành, v.v.

Dữ liệu đo đường

Dữ liệu đo đường trong nghiên cứu điển hình này rất rộng và đã được làm tròn đến 1000 dặm gần nhất để dễ báo cáo. Hộp số có điểm dữ liệu công tơ mét thấp nhất là 23.000 dặm và điểm dữ liệu cao nhất là 148.000 dặm.

Dữ liệu đo điện trở pha

Dữ liệu điện trở pha được báo cáo theo đơn vị dc milliohms (mOhms). Mẫu hộp số 8 có điện trở thấp nhất là 96,40 – 96,90 mOhms. Các mẫu hộp số 3, 4, 7 và 8 cho thấy điện trở MG2 thấp nhất là 120,00 – 121,00 mOhms. Tất cả các phép đo điện trở pha của mẫu hộp số được< Sự thay đổi điện trở 3% đối với cân bằng điện trở pha và do đó nằm trong tiêu chuẩn IEEE 1415 – 2006 dành cho máy điện cân bằng điện trở một chiều.

Dữ liệu đo hệ số tản nhiệt

Dữ liệu % Hệ số tản nhiệt chỉ ra rằng mẫu 13 của hộp số MG1 là bộ phận duy nhất không đạt điểm trong phạm vi bình thường với 7,06% (phạm vi CẢNH BÁO). Dữ liệu mẫu 16 của Transaxle MG1 ở mức 5,99% gần như được xếp vào danh mục CẢNH BÁO với mẫu 13. Không có dữ liệu nào của bộ Transaxle MG2 dẫn đến CẢNH BÁO hoặc LỖI DF%. Tuy nhiên, mẫu hộp số 16 DF% là 5,66 nằm trong giới hạn thử nghiệm chấp nhận được nhưng nằm ở ranh giới của dữ liệu CẢNH BÁO. Cả dữ liệu MG1 và MG2 cho mẫu 16 gần như được xếp vào danh mục dữ liệu CẢNH BÁO cho cả hai MGU.

Dữ liệu đo tĩnh giá trị thử nghiệm

Phép đo TVS (số không thứ nguyên) là giá trị số của dữ liệu đo lường phức tạp nhất cần báo cáo. Giá trị tham chiếu TVS mục tiêu cho MG1 và MG2 thế hệ II là:

• MG1 = 5,80

• MG2 = 13,30

Dữ liệu thu được đối với các mẫu hộp số MG1 chỉ ra rằng các mẫu 12 và 5 ở trạng thái CẢNH BÁO (phương sai ≥ 3% nhưng 5% so với mục tiêu dữ liệu tham chiếu), trong khi mẫu 11 biểu thị trạng thái KHÔNG ĐẠT (phương sai ≥ 5% so với dữ liệu tham chiếu). mục tiêu). Dữ liệu thu được đối với các mẫu hộp số MG2 chỉ ra rằng mẫu 1,2,4,10,11 và 13 ở trạng thái CẢNH BÁO (sai lệch ≥ 3% nhưng ≤ 5% so với mục tiêu dữ liệu tham chiếu), trong khi mẫu 15 biểu thị trạng thái THẤT BẠI ( chênh lệch ≥ 5% so với mục tiêu dữ liệu tham chiếu).

Kết luận nghiên cứu trường hợp

Mặc dù nghiên cứu trường hợp này bao gồm một cỡ mẫu nhỏ là 20 nhưng dữ liệu phù hợp với thử nghiệm đã được hoàn thành trên hàng trăm MGU (dù là sản phẩm của Toyota hay đối thủ cạnh tranh của họ). Điều này được hiểu rằng, nếu có số lượng xe Thế hệ II trong lĩnh vực ≈1,5 triệu xe, cỡ mẫu cần thiết để cung cấp mức độ tin cậy dữ liệu 95% (với Khoảng tin cậy +/- 3%) là ≈1100 hộp số.

Cỡ mẫu trong nghiên cứu này khác xa với số lượng cần thiết để đạt được mô hình thống kê đáng tin cậy về máy điện MG1 và MG2 MGU 2004-2009. Nhóm dân số thống kê đủ lớn (cỡ mẫu) cùng với mức độ tin cậy và khoảng tin cậy cao để đạt được các con số thống kê đáng tin cậy nhằm đưa ra kết luận thống kê nằm ngoài phạm vi nghiên cứu điển hình này. Tuy nhiên, ưu thế của bằng chứng thử nghiệm từ nghiên cứu điển hình này (và những nghiên cứu khác tương tự) đã nhất quán với các kết quả nghiên cứu điển hình khác trong việc cung cấp giá trị chẩn đoán và tiên lượng cho các kỹ thuật viên hiện trường trong việc xác định SOH của MGU trước khi xảy ra sự cố thảm khốc.

So sánh các loại dữ liệu – dựa trên dữ liệu được cung cấp trong nghiên cứu điển hình này, có thể kết luận rằng dữ liệu điện trở cuộn dây không tạo xu hướng (hoặc theo dõi) các dạng hư hỏng khác của MGU SOH. Tất cả thử nghiệm điện trở pha trên MGU trong nghiên cứu điển hình này chỉ ra rằng có sự cân bằng giữa tất cả các pha MGU và mỗi pha đều tuân thủ tiêu chuẩn IEEE 1415-2006. Dữ liệu DF thu được từ mỗi MGU không có xu hướng hoặc theo dõi dữ liệu thử nghiệm điện trở dc cũng như không có xu hướng đối với dữ liệu TVS. Do đó, MGU có thể chứa điện trở pha cân bằng, dữ liệu DF% nằm trong dải dung sai nhưng không vượt qua thử nghiệm TVS. Thử nghiệm này tuân thủ IEEE 56, 118 và 120 bao gồm các phương pháp thử nghiệm Phân tích mạch động cơ, bao gồm cả cách thu thập dữ liệu bằng thiết bị đo đạc. Ngoài ra, dựa trên dữ liệu nghiên cứu điển hình, có thể chứa điện trở pha cân bằng, dữ liệu TVS nằm trong dải dung sai nhưng thu được các mức cảnh báo cho DF%. Thử nghiệm này tuân thủ thử nghiệm ô nhiễm cuộn dây MGU có trong Tiêu chuẩn IEEE 43-2000.

Tóm lại, dữ liệu điện trở, dữ liệu DF% và dữ liệu TVS được tách riêng để xác định SOH của MGU. Bằng cách sử dụng các nguyên tắc kỹ thuật điện cơ bản kết hợp với các thuật toán phần mềm và toán học tiên tiến để lọc dữ liệu, bạn có thể có được bức tranh tổng thể về MGU SOH hoặc việc xác nhận một sự cố nghiêm trọng. Đây là tin tốt cho các kỹ thuật viên trong lĩnh vực này vì trước đây, nhiều vấn đề về vận hành/hiệu suất của MGU, phép đo lão hóa cách điện của cuộn dây hoặc khe hoặc cố gắng xác định tình trạng gián đoạn khó khăn đều không đáng tin cậy. Các kỹ thuật chẩn đoán không đáng tin cậy như chỉ sử dụng MilliOhmmeter, sử dụng MilliOhmmeter và IR hoặc sử dụng kết hợp MilliOhmmeter, IR và máy đo trở kháng đều không thể phát hiện những thay đổi nhỏ trong cuộn dây pha hoặc cách điện khe stato và do đó, không thể phát hiện sự khởi đầu của các chế độ lỗi điện hoặc cách điện. Những phương pháp này có thể được chấp nhận để xác định một phạm vi hẹp các chế độ hư hỏng hoặc xác nhận tình trạng thảm khốc nhưng không phương pháp nào có thể thực hiện thử nghiệm SOH của cuộn dây MGU và ống lót khe tiên tiến.

Bản tóm tắt

Tôi hy vọng bạn thích nghiên cứu điển hình này và nó đã cung cấp cho bạn cái nhìn sâu sắc hơn về cách MGU có thể được kiểm tra đối với nhiều loại SOH và chế độ hư hỏng. Việc thử nghiệm hệ thống truyền động điện phải trở thành thước đo kiểm tra tiêu chuẩn cho bất kỳ hoạt động kinh doanh dịch vụ OEM hoặc Aftermarket nào. Khi ngành công nghiệp ô tô tiếp tục chuyển từ hệ thống truyền động dựa trên ICE sang nền kinh tế hệ thống truyền động điện, điều quan trọng là các kỹ thuật viên ô tô phải hiểu cách thực hiện kiểm tra và phân tích cũng như các dạng lỗi có thể được xác định bằng phân tích. Doanh nghiệp dịch vụ cũng có trách nhiệm thông báo và hướng dẫn khách hàng về cách hệ thống truyền động điện thay đổi việc kiểm tra và bảo dưỡng xe. Hiện tại, rất ít doanh nghiệp dịch vụ hướng dẫn người tiêu dùng về cách kiểm tra SOH hệ thống truyền động điện và điều này sẽ cần sớm trở thành xu hướng chủ đạo để đảm bảo Quản lý quan hệ khách hàng (CRM) ở mức độ cao. Việc kiểm tra định kỳ EM là một yếu tố quan trọng để xác định SOH của hệ thống truyền động điện và tất cả các doanh nghiệp phục vụ xe hybrid và xe điện phải biến việc cung cấp dịch vụ này cho chủ sở hữu xe điện trở thành thông lệ tiêu chuẩn. Khách hàng sử dụng phương tiện sẽ không biết về phân tích EM SOH định kỳ cho đến khi họ được bạn hướng dẫn. Thật là một cách tuyệt vời để một doanh nghiệp dịch vụ tạo ra các dịch vụ mới nhằm tạo doanh thu, đồng thời cung cấp dịch vụ vững chắc cho khách hàng!