P2.1, 7_Systemmanagement
Automobildiagnostiker, P2.1, 7_Systemmanagement (Elektro)
Automobildiagnostiker, P2.1, 7_Systemmanagement (Elektro)
Was passiert beim Vorladen des Zwischenkreiskondensators?
- Der Kondensator der Leistungselektronik wird über einen Vorladewiderstand kontrolliert geladen.
- Dadurch wird verhindert, dass beim Schliessen der HV-Schütze ein sehr hoher Einschaltstrom fliesst.
Wie erkennt das BMS einen Kurzschluss beim Vorladen?
- Das BMS bewertet den Vorladestrom bzw. Spannungsverlauf.
- Bleibt die Stromkurve unplausibel oder waagerecht, kann ein Kurzschluss vorliegen.
- Dann wird der HV+-Schütz nicht geschlossen.
Warum ist die Isolationsüberwachung wichtig?
- Sie erkennt unerwünschte Verbindung zwischen HV-System und Fahrzeugmasse.
- Ein Isolationsfehler kann gefährliche Berührungsspannungen verursachen und führt je nach Fehler zur Abschaltung des HV-Systems.
- Die automatische Isolationsprüfung erfolgt alle 30 s vom Steuergerät in der Hochvoltbatterie (BMS).
Was ist die Entlade-Schlussspannung einer Li-Ionen-Zelle im Dossier?
- Sie beträgt 2,5 V pro Zelle.
- Spannungen darunter sind zellschädigend und können zu Kapazitätsverlust oder Sicherheitsrisiken führen
- Durch die Messung der Gesamtspannung oder der Einzelspannungen der Batteriemodule kann festgestellt werden, ob die Entlade-Schlussspannung unterschritten wurde.
Wozu dient eine Dichtheitsprüfung der HV-Batterie?
- Sie prüft, ob das Batteriegehäuse dicht ist.
- Mit Unterdruck und Messung der Leckluftrate können Undichtigkeiten erkannt werden.
- Das ist wichtig, damit keine Feuchtigkeit eindringt und keine Isolations- oder Korrosionsprobleme entstehen.
Was ist Formiergas 95/5?
- Formiergas 95/5 besteht aus 95 % Stickstoff und 5 % Wasserstoff.
- Es kann zur Lecksuche an HV-Batterien eingesetzt werden.
Welche Aufgaben hat die Entgasungseinheit?
- Sie ermöglicht Druckausgleich, verhindert Flüssigkeitseintritt und leitet bei Zellentgasung heisse Gase aus dem Batteriegehäuse ab.
Warum ist Thermomanagement bei HV-Batterien so wichtig?
- Temperatur beeinflusst Leistung, Ladefähigkeit, Lebensdauer und Sicherheit.
- Zu kalte Batterien können schlecht laden und wenig Leistung liefern.
- Zu warme Batterien altern schneller und können sicherheitskritisch werden.
Was bedeuten CP und PP beim Laden?
- CP, Control Pilot
- regelt Betriebsstatus und maximal mögliche Stromaufnahme
- PP, Proximity Pilot
- codiert die Stromtragfähigkeit des Ladekabels und erkennt den gesteckten Zustand.
Warum bestimmt das schwächste Glied die Ladeleistung?
- Die tatsächliche Ladeleistung ist immer durch die kleinste Grenze im System begrenzt:
- Fahrzeuglader, Batterie, Kabel, Wallbox, Netzanschluss, Temperatur oder Fahrzeugeinstellung.
- Eine 22-kW-Wallbox bringt z. B. nichts, wenn das Fahrzeug nur 11 kW AC laden kann.
Wie erkennt das Fahrzeug den Batterieladestand?
- Über die Zellspannung
- Über die Colomb-Messung (Strom rein/Strom raus)
Was kann zu Probleme der Batterie-Module führen?
- Verformung der Zellen
- Oxidation
- Kühlproblemen
- Defekte Lötstellen /Übergangswiderstände
Warum brennt LFP nicht wie NMC oder NCA?
- Die Legierungen basieren auf Phosat nicht auf Oxiden.
- Oxide erzeuge bei der Zersetzung selbständig Sauerstoff frei, was ein Löschen sehr schwierig macht.
Wie hoch ist die Betriebstemperatur einer HV-Batterie?
- Zwischen -40° bis + 55° C
Was ist der Unterschied vom Steuergerät Batteriemanagement (BMS) und Steuergerät Batteriemodule?
- STG Batteriemodul : 4 Module überwacht
- STG BMS: Master, überwacht die STG Batteriemodule
Wie funktioniert eine Isolationsüberwachung durch das STG?
- i.d.R. IMD in zwei Bauteilen, welche Hochvolt + und Hochvolt -, nacheinander über Widerstand und Messwiderstand an Masse legt und so die Isolierung prüft.
- Ist ein Spannungsabfall messbar = Strom fliesst, heisst Isolationsfehler vorhanden
Was passiert chemisch bei Schnellladung in kaltem Zustand?
- Lithium Ionen welche an Anode andocken wollen, können Ablagerungen verursachen
- Lithium-Platting, kann bis zur Zerstörung des Separators und Kurzschluss führen
Was ist der Unterschied von südlichen zu nördlichen Autos?
- Vorteil von Wärmepumpe gegenüber PTC Heizer erst < 5° C wirklich vorhanden.
- Daher in wärmeren Ländern Wärmepumpenfunktion meist nur gegen Aufpreis
Nenne die verschiedenen Ladestecker.
- Typ 1
- USA / Japan
- Typ 2
- EU
- NACS
- Ehem. nur Tesla
- Heute alle USA Fahrzeuge
Wie funktioniert die Kommunikation zwischen Ladesäule und Fahrzeug im Detail?
- Pulsweite der CP Kommunikation liegt zwischen 8% - 97% (= 0.6A Stromänderung)
- Ab 85% Tastverhältnis steigt die Stromänderung auf 2.5 A
- Unter 8% (3-7%) wird genutzt, um Kommunikation von PWM auf Digital zu wechseln
- Damit höhere Ströme von > 100 A laden zu können.
Nenne die verschiedenen E-Maschinene-Typen
- Synchron
- PSM (Permanenterregter Synchron Motor)
- FSM (Fremderregter Synchron Motor)
- SSM (Stromerregter Synchron Motor)
- SRM (Synchron Reluktanz Motor)
- Asynchron
- ASM (Asynchron Induktions Motor)
- SynRM
- Tesla
- Kombination aus Reluktanz- und Permanenterregtem Motor)
Was ist der Unterschied zwischen PSM und FSM?
- PSM:
- erzeugen Permanentmagnete im Rotor ein dauerhaftes Magnetfeld.
- FSM:
- das Rotorfeld wird elektrisch erzeugt und kann geregelt werden.
- Dadurch kann bei FSM die Rekuperations- oder Schleppwirkung besser beeinflusst werden
Was ist eine Asynchronmaschine?
- Die Rotordrehzahl ist nicht exakt synchron zum Drehfeld des Stators. (ca. 50Hz, steht auf Maschine)
- Sie ist robust und kommt ohne Permanentmagnete aus
Was bedeutet Reluktanzmotor?
- Ein Reluktanzmotor erzeugt Drehmoment hauptsächlich durch Reluktanzkraft
- Der Rotor richtet sich so aus, dass der magnetische Widerstand möglichst klein wird.
- Das Drehmoment entsteht nicht hauptsächlich durch Lorentzkraft wie bei magnetisch erregten Maschinen.
Warum benötigen E-Maschinen Schmierung?
- Schmierung reduziert Reibung und Verschleiss an Lagern
- verbessert Lebensdauer, Laufruhe und Effizienz
- Je nach Bauart wird Fett oder Öl verwendet. Bei leistungsstarken Maschinen kann Öl zusätzlich Wärme abführen
Wie funktioniert die Öl-Schmierung und Kühlung einer ASM?
- Das Öl wird über einen Öl-Wasser-Wärmetauscher gekühlt
- über Kanäle zu Lagern und Kurzschlussringen geführt
- Vom Rotor wird Öl zu den Wicklungsköpfen geschleudert. Dort nimmt es Verlustwärme auf und fliesst zurück in den Ölsumpf.
Was passiert bei zu hoher Statorwicklungstemperatur?
- Der Temperatursensor erfasst die Temperatur in der Statorwicklung.
- Wird ein kritischer Wert überschritten, ca. 130 °C, erfolgt eine Leistungsreduzierung.
- Dadurch wird die E-Maschine vor thermischer Überlastung geschützt.
Warum ist Flüssigkeitskühlung bei leistungsstarken E-Maschinen wichtig?
- Sie führt Wärme direkt am Ort der Entstehung ab, besonders rund um die Statorwicklung
- Dadurch kann die Maschine dauerhaft hohe Leistung bringen.
- Nachteil ist der höhere konstruktive Aufwand, z. B. Kühlmantel im Gehäuse.
Welche Istwerte können bei Drehstrommaschinen diagnostiziert werden?
- Typische Istwerte sind:
- Drehzahl
- Phasenströme
- Isolationswiderstände der Phasen
- Temperaturen von E-Maschine und Leistungselektronik
- Rotorlage
- Isolationswiderstand des HV-Systems.
Welche Aufgabe hat der Resolver?
- Der Resolver misst die genaue Rotorposition.
- Die Leistungselektronik benötigt diese Information, um das Drehfeld korrekt zur Rotorlage zu erzeugen.
- Zusätzlich können Drehzahl und Drehrichtung berechnet werden.
Warum ist der Resolver besonders bei Synchronmaschinen wichtig?
- Die Position des Rotors zu den Statorspulen muss bekannt sein.
- Nur so kann das Magnetfeld passend aufgebaut werden.
- Ohne Rotorlage kann die Maschine nicht korrekt anlaufen oder angesteuert werden
Erkläre das Funktionsprinzip eines Resolver-Sensors.
- Der Resolver arbeitet nach dem Transformatorprinzip.
- Eine Erregerwicklung wird mit Wechselspannung versorgt.
- In zwei Sekundärwicklungen werden spannungsabhängige Signale erzeugt, die um 90° versetzt sind.
- Die Rotorstellung verändert die Induktivität und damit die Amplituden der Signale. Daraus berechnet das Steuergerät die Winkelposition.
Welche Fehlerfolge hat ein defekter Rotorlagesensor?
- Ohne gültige Rotorpositionsinformation kann die Leistungselektronik die E-Maschine nicht korrekt ansteuern.
- Im Extremfall kommt es zum vollständigen Ausfall des Fahrantriebs.
Was muss nach Austausch von E-Maschine, Resolver oder Leistungselektronik gemacht werden?
- Der Rotorlagesensor muss mit dem Diagnosetester kalibriert werden.
- Ohne Kalibrierung kann die Rotorlage falsch interpretiert werden, was zu Leistungsverlust oder Ausfall führen kann.
Welche Hauptaufgaben hat die Leistungselektronik?
- Die Leistungs- und Steuerelektronik auch bezeichnet als Inverter, Pulswechselrichter, Triport Wandler hat 3 Hauptaufgaben:
- Sie wandelt DC aus der HV-Batterie in dreiphasigen AC für die E-Maschine
- richtet bei Rekuperation AC in DC zur Batterieladung gleich
- versorgt über DC/DC das Niedervoltbordnetz.
Wie erfolgt die DC/AC Wandlung? Wie wird Drehzahl und Drehmoment der E-Maschine geregelt?
- Die Wandlung erfolgt über Pulsweitenmodulation (Antaktung der IGBT's)
- Durch eine Veränderung der Frequenz wird die Drehzahl geregelt
- Durch Änderung der Einschaltzeiten der einzelnen Pulsweiten wird das Drehmoment geregelt
Warum ist die erzeugte Wechselspannung nicht ideal sinusförmig?
- Die Halbleiter schalten die Spannung in Stufen.
- Dadurch entsteht keine perfekte Sinuskurve, sondern eine angenäherte Kurve.
- Je höher die Schaltfrequenz, desto glatter wird der Verlauf.
Was bewirkt eine höhere Schaltfrequenz?
- Eine höhere Schaltfrequenz verbessert die Annäherung an die Sinuskurve
- kann den Wirkungsgrad verbessern.
- Dadurch sinken Verluste im Antriebssystem und die Reichweite kann profitieren.
Was ist ein DC/DC-Wandler?
- Ein DC/DC-Wandler wandelt eine Gleichspannung in eine andere Gleichspannung.
- Im Elektrofahrzeug ersetzt er häufig den 12-V-Generator und lädt die 12-V-Batterie aus dem HV-System.
Warum sind HV- und 12-V-Netz galvanisch getrennt?
- Die galvanische Trennung verhindert eine direkte leitende Verbindung zwischen HV- und Niedervoltsystem.
- Dadurch wird Sicherheit erhöht und das 12-V-Netz gegenüber HV-Potentialen geschützt.
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Flashcards
Warum ist die Isolationsüberwachung wichtig?
- Sie erkennt unerwünschte Verbindung zwischen HV-System und Fahrzeugmasse.
- Ein Isolationsfehler kann gefährliche Berührungsspannungen verursachen und führt je nach Fehler zur Abschaltung des HV-Systems.
- Die automatische Isolationsprüfung erfolgt alle 30 s vom Steuergerät in der Hochvoltbatterie (BMS).
Was ist die Entlade-Schlussspannung einer Li-Ionen-Zelle im Dossier?
- Sie beträgt 2,5 V pro Zelle.
- Spannungen darunter sind zellschädigend und können zu Kapazitätsverlust oder Sicherheitsrisiken führen
- Durch die Messung der Gesamtspannung oder der Einzelspannungen der Batteriemodule kann festgestellt werden, ob die Entlade-Schlussspannung unterschritten wurde.
Wozu dient eine Dichtheitsprüfung der HV-Batterie?
- Sie prüft, ob das Batteriegehäuse dicht ist.
- Mit Unterdruck und Messung der Leckluftrate können Undichtigkeiten erkannt werden.
- Das ist wichtig, damit keine Feuchtigkeit eindringt und keine Isolations- oder Korrosionsprobleme entstehen.
Was ist Formiergas 95/5?
- Formiergas 95/5 besteht aus 95 % Stickstoff und 5 % Wasserstoff.
- Es kann zur Lecksuche an HV-Batterien eingesetzt werden.
Welche Aufgaben hat die Entgasungseinheit?
- Sie ermöglicht Druckausgleich, verhindert Flüssigkeitseintritt und leitet bei Zellentgasung heisse Gase aus dem Batteriegehäuse ab.
Warum ist Thermomanagement bei HV-Batterien so wichtig?
- Temperatur beeinflusst Leistung, Ladefähigkeit, Lebensdauer und Sicherheit.
- Zu kalte Batterien können schlecht laden und wenig Leistung liefern.
- Zu warme Batterien altern schneller und können sicherheitskritisch werden.
Was bedeuten CP und PP beim Laden?
- CP, Control Pilot
- regelt Betriebsstatus und maximal mögliche Stromaufnahme
- PP, Proximity Pilot
- codiert die Stromtragfähigkeit des Ladekabels und erkennt den gesteckten Zustand.
Warum bestimmt das schwächste Glied die Ladeleistung?
- Die tatsächliche Ladeleistung ist immer durch die kleinste Grenze im System begrenzt:
- Fahrzeuglader, Batterie, Kabel, Wallbox, Netzanschluss, Temperatur oder Fahrzeugeinstellung.
- Eine 22-kW-Wallbox bringt z. B. nichts, wenn das Fahrzeug nur 11 kW AC laden kann.
Wie erkennt das Fahrzeug den Batterieladestand?
- Über die Zellspannung
- Über die Colomb-Messung (Strom rein/Strom raus)
Was kann zu Probleme der Batterie-Module führen?
- Verformung der Zellen
- Oxidation
- Kühlproblemen
- Defekte Lötstellen /Übergangswiderstände
Warum brennt LFP nicht wie NMC oder NCA?
- Die Legierungen basieren auf Phosat nicht auf Oxiden.
- Oxide erzeuge bei der Zersetzung selbständig Sauerstoff frei, was ein Löschen sehr schwierig macht.
Wie hoch ist die Betriebstemperatur einer HV-Batterie?
- Zwischen -40° bis + 55° C
Was ist der Unterschied vom Steuergerät Batteriemanagement (BMS) und Steuergerät Batteriemodule?
- STG Batteriemodul : 4 Module überwacht
- STG BMS: Master, überwacht die STG Batteriemodule
Wie funktioniert eine Isolationsüberwachung durch das STG?
- i.d.R. IMD in zwei Bauteilen, welche Hochvolt + und Hochvolt -, nacheinander über Widerstand und Messwiderstand an Masse legt und so die Isolierung prüft.
- Ist ein Spannungsabfall messbar = Strom fliesst, heisst Isolationsfehler vorhanden
Was passiert chemisch bei Schnellladung in kaltem Zustand?
- Lithium Ionen welche an Anode andocken wollen, können Ablagerungen verursachen
- Lithium-Platting, kann bis zur Zerstörung des Separators und Kurzschluss führen
Was ist der Unterschied von südlichen zu nördlichen Autos?
- Vorteil von Wärmepumpe gegenüber PTC Heizer erst < 5° C wirklich vorhanden.
- Daher in wärmeren Ländern Wärmepumpenfunktion meist nur gegen Aufpreis
Nenne die verschiedenen Ladestecker.
- Typ 1
- USA / Japan
- Typ 2
- EU
- NACS
- Ehem. nur Tesla
- Heute alle USA Fahrzeuge
Wie funktioniert die Kommunikation zwischen Ladesäule und Fahrzeug im Detail?
- Pulsweite der CP Kommunikation liegt zwischen 8% - 97% (= 0.6A Stromänderung)
- Ab 85% Tastverhältnis steigt die Stromänderung auf 2.5 A
- Unter 8% (3-7%) wird genutzt, um Kommunikation von PWM auf Digital zu wechseln
- Damit höhere Ströme von > 100 A laden zu können.
