Ersatzteilverfügbarkeit

[STW]

Bei den üblichen Defekten geht meist nur eine MOSfet-Bank kaputt, so dass nur zwei Phasen "kurz" sind. Für ein Blockieren des Hinterrades reicht das nicht, außer bei Eisglätte. Schieben geht noch, etwas ruckelig, gerne sehr schwergängig, wenn die Magneten in der Nähe der Spulen sind. Da der Kurzschluss deutlich vor den Akkus auftritt, gibt es dann auch keinen Stromfluss zum Akku, und von daher kommt da auch keine Sicherung, die durchbrennt (gibt es beim NIU erst gar nicht).

Wer einen defekten oder auch funktionierenden Roller mit einem Auto abschleppen möchte, gehört mit dem Klammerbeutel gepudert. Entweder das Teil auf einen Transporter verladen, oder eine der betroffenen Phasen, ansonsten blind zwei Phasen, vom Controller lösen und die Kiste schieben.

[MEroller]

Es bremst so stark ab wie das Hinterrad Bodenhaftung hat. Denn bei null Umdrehungen/Minute entsteht im Motor auch keine Generatorspannung mehr, die vom Controller kurzgeschlossen werden kann. Ist also quasi ein rudimentäres automatisches ABS. Was aber nicht heißt, dass es nicht zu massiver Instabilität der Hinterhand kommen kann, je schneller man gerade war beim Phasenschluss, und auch umso stärker, je mehr der Phasen kurzgeschlossen sind. Dankbarerweise ist es meist nur zwischen 2 Phasen, weil nur die schwächsten MOSFETs abrauchen.

Eigentlich sollten alle drei Phasenkabel Hochstromsicherungen drin haben, die bei den tausenden Kurzschluss-Ampère innerhalb weniger ms durchbrennen und das brachiale Bremsmoment wieder unterbrechen. Aber so kommt dann ein Zusatzwiderstand in die Phasenleitung, die den Drahtwiderstand übersteigen. Man will eigentlich möglichst 0 Ohmschen Widerstand in einer Phasenleitung drin haben, um unnötige Wärmeverluste und reduzierte Maximaldrehzahl zu umgehen.

Aber aus Sicht der Funktionalen Sicherheit ist das eigentlich unabdingbar bei einem Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM). Bei unserem Tesla Model 3 habe ich in der Doku bislang auch keinen Hinweis auf solche Phasenabsicherung gefunden, muss nochmals graben gehen. Wengistens Tesla sollte diesen Fehlerfall bedacht haben....

Unseren E-Zweiradherstellern traue ich solche Phasenabsicherungen (noch) nicht zu, obwohl es beim Zweirad noch kritischer ist als beim Auto

[MEroller]

Uiuiui: In der Model 3 Doku steht folgendes zum Fehlerfall des hinteren PM Synchronmotors:
"Die hintere Antriebseinheit hat einen Permanentmagnetmotor. Wenn sich die Hinterräder drehen, wird im Motor eine Spannung aufgebaut. Diese Spannung muss auch im Fehlerzustand der Antriebseinheit kontrolliert werden, bis das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Aus diesem Grund gibt der Wechselrichter im Falle eines ein- oder zweiphasigen Kurzschlusses oder eines anderen gefährlichen unkontrollierbaren Ereignisses den Befehl für einen beabsichtigten dreiphasigen Kurzschluss im Umrichter. Das Fahrzeug wird sicher abgebremst, ohne dass weitere Hardwarekomponenten beschädigt werden."

Das hört sich für mich ebenfalls nach einer nahezu blockierenden Hinterachse bei Phasenschluss an, wenn sogar alle drei Phasen kurzgeschlossen werden - ist für mich völliger Kokolores... Ja, es stellt sicher, dass andere HV Komponenten nicht geschädigt werden, aber es wird ein maximales Verzögern mit der Hinterachse, genau wie bei unseren E-Zweirädern mit dem Hinterrad

Wie gesagt sollte jede Phase für sich eine eigene Schmelzsicherung haben mit einem Nennwert von ca. 1,5x dem maximalen Betriebs-Phasenstrom. Wenn der also z.B. maximal 200A beträgt wird eine 300A Sicherung bei einem Kurzschlussstrom von z.B. 2000A innerhalb weniger ms schmelzen und dem Schabernack ein Ende setzen. Eigentlich würde es genügen, nur in zwei der drei Phasen eine solche Sicherung einzufügen, aber es könnte sein, dass der Controller dann zu spinnen beginnt wegen dem erhöhten Ohmschen Widerstand der zwei Phasen MIT Sicherung.

Das ist aus Sicht der Funktionalen Sicherheit wirklich ein ganz schwieriges Thema. Asynchronmotoren sind dieser Betrachtung eigensicher, das passiert bei einem Phasenschluss nichts. Beim einem fremderregten Synchronmotor müsste nur der Erregerstrom abgestellt werden, dann würde auch dieser bei Phasenschluss widerstandsarm ausrollen.

[andreas7]

Umrichter, Wechselrichter oder Controller sind Begriffe für die selbe Baugruppe. Der Battriegleichstrom wird in Drehstrom für den Motor
umgewandelt. Dabei werden Mosfets oder bei höherer Spannung IGBTs (600 Volt) eingesetzt.

Das geschieht über eine Drehstrombrückenschaltung mit sechs Mosfets. Wenn auch nur ein Mosfet in einem Brückenast defekt ist, dann schaltete der andere Mosfet auf einen Kurzschluss und brennt auch ab. Dann ist die Eingangsspannung des Umrichters kurzgeschlossen. Jetzt muss zwingend die Eingangs-Sicherung (Batteriesicherung) im Umrichter auslösen, sonst brennt alles ab.
Meistens sind dann alle sechs Mosfets der Brückenschaltung defekt. Da ist dann nichts mehr steuerbar durch den Umrichter.
Da bringt der Befehl für einen beabsichtigten dreiphasigen Kurzschluss im Umrichter garnichts mehr.
Defekte Mosfest anszusteuern bringt überhaupt nichts mehr. Im Gegenteil, dann rauchen auch noch die Treiberschaltungen ab.

Ich habe schlechte Erfahrungen mit Schmelzsicherungen gemacht. Sicherungen altern, besonders wenn über Jahre hinweg Spitzenströme auftreten, die gerade noch nicht zum sofortigen ansprechen der Schmelzsicherung führen. Irgendwann brennt dann die Sicherung mit Halter ab und verursacht beim ansprechen dann einen Schmorbraten in der Elektroverteilung. Ist mir vor Weihnachten passiert.
Zwei 35 A Neozed Schraubsicherung sind samt Sicherungshalter abgebrannt. Dabei sind auch noch die 50 Jahre alten 63 A Panzersicherungen im Hausanschlusskasten mit durchgebrannt.

Die Schmelzsicherungen in der Elektroverteilung haben eine erheblich größere mechanische Baugröße, wie die Schmlezsicherungen in Elektrorollern.
Schmelzsicherungen für 48 -60 Volt Gleichspannung sind spezielle Ausführungen. Der Lichtbogen der beim Trennen von Gleichstrom auftritt ist wesentlich heftiger, als bei Wechselstrom der Nulldurchgänge zum Löschen hat.
Erfahrungsgemäß brennen defekte Mosfest richtig ab und die Platine des Umrichters hat dann Brandlöcher, wo die Mosfets bestückt waren.
Die abfackelnden Mosfets führen dann keinen hohen Kurzschlussstrom, der die Batteriesicherung sofort durchbrennen lässt.
Die mit einer Schmelzsicherung abgesicherten 3 kW Motorleistung werden dann auf der Platine des Umrichters verbraten.

[MEroller]

Bitte NICHT mit Erfahrungen mit Schmelzsicherungen aus der Haustechnik an diese Sache herangehen! Du schreibst ja selbst schon vom Unterschied beim Lichtbogen bei Wechsel- und Gleichstrom. Auch die Bauformen sind ganz andere. Allerdings produziert der Motor Wechselstrom, soviel ist sicher. Nur dass man natürlich keine Haussicherungen verwendet. Solche Hochstrom Sicherungen müssen an beiden Enden mit M6 oder M8 Schrauben verbunden werden (daher nur minimalste Übergangswiderstände >>20milliOhm, da wird nichts heiß), haben GF-verstärkte Gehäuse, die mit Quarzsand gefüllt sind und innen gelochte Silberblechstreifen haben, die beim Schmelzen in den Quarzsand diffundieren. Alterung ist beim vor Sauerstoffzuführ geschützten Silber kaum vorhanden. Diese Sicherungen fahren schon zu hundertausenden in E-Fahrzeugen spazieren, die auf 15 Jahre Lebensdauer und teils eine halbe Million km Laufleistung ausgelegt sind. Da kommen unsere zweirädrigen Lieblinge nicht mal annähernd hin. Bei der Lebensdauer vielleicht hie und da, bei der Laufleistung keinesfalls

Was das Abrauchen von MOSFETS angeht: Mein Ausfall betraf nur einen Anschluss. Als ich diese Phase abschraubte war der Phasenschluss weg. Es gibt kaum einen Grund für die MOSFETS der anderen Brücken, auch abzurauchen, da der Kurzschlussstrom-generierende Motor recht schnell steht. Auch andere Berichte hier im Forum sprechen klar gegen sechs abgebrannte Brücken. Bei einem Defekt im Auto oder gar LKW auf der Autobahn sieht das natürlich wieder anders aus, aber das ist off-topic.

Was Tesla allerdings zum Model 3 schreibt finde ich auch Quatsch, da sind wir uns absolut einig Ist aber genauso off-Topic, war nur ein Beispiel vom immer noch führenden Entwickler von E-Fahrzeugen

[STW]

@andreas7 Du solltest Dir mal eine schöne Skizze machen, wie die Verschaltung ist, dann erkennst Du vielleicht den Fehler in Deinem Gedankengang. Wenn eine MOSFet-Bank einen "Kurzen" hat, dann macht das rein gar nichts (außer dass der Controller defekt ist) und läßt keine Batteriesicherung kommen, und Schmelzsicherungen schon gar nicht, die gab es lediglich beim Sprinter 60 / Ovinem, und das war auch ein anderer Aufbau als der, von dem Du gerade fabulierst.

Ich habe mindestens 3 defekte Controller zerlegt auf dem Tisch gehabt, und im Forum gibt es noch diverse andere beschriebene Fälle. Da gab es auch keine Brandlöcher auf den Platinen, woher auch ... Das bischen Generatorleistung, dass man im Ausrollen / Schieben noch erzeugt, reicht dafür nicht.

Kleiner Tipp zum Nachdenken: wenn eine MOSFet-Bank durch ist, dann benötigt es immer noch eine geschaltete zweite Bank, damit Strom seitens des Akkus fließen kann. Und wenn niemand die Bank schaltet (weil: die chinesischen Ingenieure haben ein Diplom), dann passiert da auch nichts weiter.

[Carcharhinus]

Also, der Roller hat derartig stark und schlagartig abgebremst, dass sich meine Frau fast lang gemacht hätte. Sie meint, das Hinterrad hätte sehr wohl blockiert und wie viel und welche Phasen den Abgang gemacht hätten, wäre ihr auch egal.
Was das Schieben angeht, ich habe das Ding kaum auf den Hänger bekommen und ich bin gewiss kein Hänfling!
Auf dieses Erlebnis ist meine Angetraute nicht noch mal erpicht und die Erfahrung mit der Ersatzteilversorgung durch NIU tut sein Übriges.
Weg mit dem Ding!

[andreas7]

Eine Drehstrombrückenschaltung besteht aus jeweils drei Halbbrücken.
Eine Halbbrücke besteht aus einem Mosfet gegen Masse dem Lowside Mosfet und einem Mosfet gegen Plus Betriebsspannung (Batterie) Highside.
Also liegt über der Reihenschaltung beider Mosfet die Betriebsspannung an. Im Mittelpunkt ist die Motorwicklung angeschlossen.
Keinesfalls dürfen die beiden Mosfet gleichzeitig einschalten. Dann wird die Betriebsspannung kurzgeschlossen.

Ist auch nur ein Mosfet defekt und hat einen Durchgang dann wird die Betriebsspannung kurzgeschlossen wenn der andere Mosfet der Halbbrücke eingeschaltet wird. Dann sind sofort beide Mosfets der betroffenen Halbbrücke defekt und die im Mittelpunkt angeschlossene Motorwicklung hat permanent eine feste Spannung irgendwo zwischen Masse und Betriebsspannung. Dadurch werden unter Umständen auch noch die beiden anderen Halbbrücken mit zerstört.
Dann muss die Sicherung der Betriebsspannung sofort durchschmelzen, denn die Batterie ist jetzt über die defekten Mosfets kurzgeschlossen.
Mit Glück können auch die Mosfet durch den Kurzschlussstrom hochohmig werden. Ist aber aus meiner Erfahrung eher unwahrscheinlich.
Der Lichtbogen bei 48 Volt brennt richtig brutal auf dem Chip der Mosfets.

[STW]

Nein.

Nachtrag:
Und weil ich gute Laune habe, guckst Du zum Beispiel mal hier: http://embeddedlightning.com/bldc_motor/ und ganz besonders mal das Bild (Schemazeichnung) http://embeddedlightning.com/wp-content ... /01/r5.png Als Ingenieur verstehst Du die Pläne bestimmt und kannst die lesen.

Wenn eine MOSFet-Bank durchgeht, dann entsteht zeitweise ein Überstrom. Und da haben die Chinesen einen Weg gefunden, diesen zu detektieren. Zum Beispiel: Im Batteriekreis liegt ein Shunt, und wird dort ein erhöhter Spannungsabfall gemessen, dann wird durch den Controllerchip keine andere MOSFet-Bank mehr durchgeschaltet und das System blockiert. Und das geht schneller, als dass die nächste Bank den Hitzetod stirbt.
Wir lassen in diesem Fall S3 durchgehen, der Batteriestrom fließt über S4, es wird ein Überstrom detektiert, und S1 / S4 / S6 werden schneller zurückgesetzt, als die MOSFets durchbrennen können oder Du "Schnappschildkröte" sagen kannst.
Eine weitere Sicherheitsschaltung wäre z.B., die Potentiale von den U V W - Anschlusspunkten zu messen, bevor im Stand irgendein MOSFet geschaltet wird. Wäre S3 durch, ja dann läge am Anschlusspunkt V die volle Batteriespannung. Ebenso könnte man mit einer kleinen Hilfsschaltung messen, ob eine der Bänke S4-S6 durchgegangen wäre, und betätigt dann die Sicherheitsabschaltung.

Und der Rest ist Wahrscheinlichkeitsrechnung: sollten tatsächlich zwei korrespondierende MOSFet-Bänke durchgehen (und das Problem hatten wir hier noch nie erlebt), dann schlägt der in einfachen Rollern vorhandene Sicherungsautomat zu, und in den besseren trennt das BMS den Akku.