ICCU Schaltungstechnik Achtung Hardcore

[chris_11]

Vielen Dank. Nun wissen wir schon mal das es ein neuer Software Fix ist und nicht der von der Serviceaktion 30D079 aus dm letzten Jahr.
Während der Fahrt arbeitet nur der LVDC in der ICCU mit max. 1.8kW. Der macht normal nicht viel Wärme(<100W) sodaß die Zirkualtionspumpenleistung nicht viel Unterschied machen sollte. Nur während des Ladens sind alle Funktionsblöcke der ICCU aktiv und erzeugen Wärme.

Die ICCU besteht aus einem dreiphasigen synchronen PFC Booster der auf die 720uF 800V Aluelkos der Zwischenkreisspannung arbeitet. Die speisen 2 parallele isolierte LLC Vollbrücken-Vorwärtswandler. Trafos Lpri=300uH Lsec 330uH Lstreu=42.2uH Ckoppel=20nF. Alles 1200V SiC MOSFET von ST. Der eine Vorwärtswandler mit synchroner Gleichrichtung, der zweite mit 1200V SiC Diodengleichrichtung im Ausgang. Damit wird vermieden, das Strom in Kreis durch die beiden Wandler fliesst. Mit je 10A Ausgangsstrom für jeden der beiden Wandler auch nichts besonderes. Ausgangkapazität 3x6uF Folienkondensatoren. Die Ausgangspannung gehen über Filter in die HV-Batterie und speisen den LVDC. Bei kleinen Ladeleistungen wird nur der nicht synchrone aktiv sein. Bei grösseren Ladeleistungen schätze ab 5kW wird der zweite synchrone dazu geschaltet. Die Steuerung einer aktiven Ausgangs-Gleichrichtung eines LLC ohne die Puls-Ströme in den Ausgangs-MOSFETs messen zu können, ist schwierig. Daher wird die Controll-CPU das nur bei hoher Leistung mit einer Default-Ansteuerung machen. Die Body-Dioden in den SiC Ausgangs-MOSFETs sind recht gut.

Soweit könnte das zuverlässig funktionieren. Auffällig, auf der großen unteren Platine mit den wassergekühlten Leistungsbauelementen sind keinerlei Blockkondensatoren für die 700V vorhanden. Nur die LLC Koppelkondensatoren. Die Entkoppelung geht nur über Schraubverbinder von der Platine darüber. Das resultiert in einer sehr störverseuchten Umgebung. Einerseits ultraschnell schaltende SiC Bauelement, aber in einer sehr kompromissbehafteten Konstruktion mit viel parasitärer Induktivität bis zu den nächsten Blockkondensatoren auf einer anderen Platine. Ich weiß nicht, warum die Entwickler sich das angetan oder getraut haben. Die ganze Platine ist voll von hart geschalteten SiC Halbbrücken mit 700V. Der Noise level der Überschwinger geht typischerweise proportional mit dem geschalteten Strom hoch.

Für den LVDC Active Clamp Single Switch Vorwärtswandler mit 1700V SiC Bauelenten haben sie zumindest eine 550nF Keramikblockung auf der unteren Platine spendiert.

[ninox]

Ist jetzt die Frage, ob bzw. wann wir dieses ICCU-Firmware-Update bekommen. Meines Wissens gibt es bei uns aktuell nur die Serviceaktion 30D079 und die scheint ja nur etwas früher den Fahrer zu warnen, dass die 12V-Batterie nicht mehr geladen wird und man das Fahrzeug sicher abstellen soll.

[TheRedDevil]

Empfehlung:
Niemals bei laufender ICCU die Batterie abklemmen oder an den Anschlüssen hantieren. Vermeiden sie Fremdstarten von Verbrennern etc. Die ICCU kann das vom Strom her aber die Spannungstransienten können die Regelschleife beeinflussen, die möglicherweise zum ICCU Defekt führen.

Vielen Dank für Deine professionellen Insiderinformationen. Genau solches Fachwissen brauchen wir hier.

Wie viele habe ich im i5 einen Trennschalter an der 12V Batterie montiert, mit der ich die Fahrzeugelektronik zur Not resetten kann, also z.B. wenn sich die SW aufhängt und die Ready Meldung nicht kommt viewtopic.php?t=71523 Die Elektronik ist dann ja bereits aktiv und die ICCU auch. Kann das dann ein Problem darstellen und was würdet ihr empfehlen, den Wagen erst ausschalten, dann nach z.B. 2 Minuten die 12V Batterie erst abklemmen oder reicht wirklich schon das öffnen der Motorhaube um das Laden der 12V Batterie zu unterbinden?

Ich finde wir sollten das hier schon diskutieren. Wir wollen doch wissen, wie wir den Ausfall der ICCU verhindern können und ich kann mir gut vorstellen, dass wir damit (bzw. der ADAC) ICCU Probleme erzeugen. Auch der Notstart per Powerbank oder Starthilfe vom anderen KFZ sollten wir noch diskutieren, sobald es mehr Erkenntnisse gibt.

[Smiljan]

Wie viele habe ich im i5 einen Trennschalter an der 12V Batterie montiert

das wurde mal im Forum diskutiert, aber ob das wirklich "viele" realisiert haben ?

Frage : Was versteht man unter viele ?

[MasterChief]

Für mich waren diese schnell empfohlenen "Resetts" schon immer nicht so empfehlenswert, vor allem nicht hart per Trennschalter o.ä., ggf. stellt sich das nun auch für die breite Forenmasse heraus....

Es sind in den Autos mittlerweile viele elektron. Dinge verbaut, die man keinesfalls so killen sollte, macht man mit dem PC daheim auch nicht unbedingt gerne
(achso ja, heutzutage hat ja keiner mehr nen PC daheim....).

Wir hatten noch nie einen SW-Hänger im Auto, andere ggf. schon, aber da meine ich daß man das auch zu 96% selbst verursacht hat und auf jeden Fall erstmal anders versuchen muss zu lösen (bspw. 3x den Startknopf drücken, hat das jemals schon jemand bei einem kleinen Softwareproblem versucht?).

Nachdem kann man dann ja ggf. mal die 12V trennen, da das Auto dann "aus" sein sollte laut Bedienungsanleitung. Aber dieses vorherige "aus" wäre für mich schon zwingend notwendig.

Noch vielen Dank auch an Chris für die Infos. Ich lese da ständig mit und seit Beginn an stört mich vor allem die "störverseuchte Umgebung" in der ICCU, das hätte man durch anderes Design (hardwaremässig) deutlich verbessern können und vom Platz her wäre das sicher alles unter der Rücksitzbank unterzubringen.

[chris_11]

Mit dem Trennschalter kontrollier einfach mit einem Multimeter die 12V. Wenn sie deutlich über 12,3V liegt, ist der LVDC der ICCU wahrscheinlich aktiv, und den würde ich nicht im aktiven Betrieb von der Batterie trennen.

[chris_11]

Meine angeblich heile ICCU war/ist defekt. Ich hatte die ICCU gebraucht gekauft und nie in Betreib genommen. Q207 ein SCT40N120G2AV im synchronen Gleichrichter des ersten (DCDC1) von den zwei Isolierten LLC Wandlern hat einen Source-Drain Kurzschluß von 94mOhm. Gate hat 2,1 Ohm zu Source. Also ist der intern ordentlich Kurzgeschlossen. Von Aussen sieht er völlig unauffällig aus.

Die Nummerierung der 4 SiC Dioden des Gleichrichters des zweiten isolierten LLC (DCDC2) geht mit D210,D211,D214,D215 weiter wie die Q206,Q207,Q212,Q213 der SiC MOSFET Gleichrichtung des ersten Wandlers (DCDC1) Wahrscheinlich hatten sie mal beide LLC mit aktiven Gleichrichtern versucht und dann herausgefunden, das bei zwei aktiv synchronen Gleichrichtern ordentlich Strom im Kreis fliessen kann.

Synchrone Gleichrichtung eines LLC ist nicht einfach, und ich hab eigentlich keine Idee, wie sie das zuverlässig hinbekommen wollen, da in den MOSFET Kreisen des Gleichrichters (DCDC1) nirgendwo der Strom gemessen wird. Nur der Ausgangsstrom wird mit je einem Allegro ACS732 für jeden Wandler gemessen.

Wahrscheinlich könnte man den DCDC1 auch mit den SiC Dioden des DCDC2 4x STPSC20H12 ausstatten. Dioden machen zu jeder Zeit alles richtig, was bei einem LLC vieles vereinfacht. Ich werde mal eine Simulation in LTSpice machen, ob sich die aktive Gleichrichtung bei 700V wirklich lohnt.

In der ICCU gibt es zwei parallele Wandler mit gleicher Leistung. Wir hatten doch mal einen Fall, wo die 11kW AC-Ladungsleistung nicht erreicht wurden, möglicherweise läuft da nur einer von den zweien.

[TheRedDevil]

Für mich waren diese schnell empfohlenen "Resetts" schon immer nicht so empfehlenswert, vor allem nicht hart per Trennschalter o.ä., ggf. stellt sich das nun auch für die breite Forenmasse heraus....

Es sind in den Autos mittlerweile viele elektron. Dinge verbaut, die man keinesfalls so killen sollte, macht man mit dem PC daheim auch nicht unbedingt gerne
(achso ja, heutzutage hat ja keiner mehr nen PC daheim....).

Wir hatten noch nie einen SW-Hänger im Auto, andere ggf. schon, aber da meine ich daß man das auch zu 96% selbst verursacht hat und auf jeden Fall erstmal anders versuchen muss zu lösen (bspw. 3x den Startknopf drücken, hat das jemals schon jemand bei einem kleinen Softwareproblem versucht?).

Nachdem kann man dann ja ggf. mal die 12V trennen, da das Auto dann "aus" sein sollte laut Bedienungsanleitung. Aber dieses vorherige "aus" wäre für mich schon zwingend notwendig.

Noch vielen Dank auch an Chris für die Infos. Ich lese da ständig mit und seit Beginn an stört mich vor allem die "störverseuchte Umgebung" in der ICCU, das hätte man durch anderes Design (hardwaremässig) deutlich verbessern können und vom Platz her wäre das sicher alles unter der Rücksitzbank unterzubringen.

Naja, es ist ja nicht so, als ob man das ständig macht. Bei mir war es nur vorsorglich, da anfangs scheinbar viele das Problem hatten und ich meiner Frau irgendwo in der Pampa keinen Maulschlüssel zumuten wollte. Ich denke das Risiko besteht auch beim 12V Batterie Tausch oder ADAC Einsatz. Da kann man dann aber sicher in Ruhe vorher prüfen, ob die 12V Batterie geladen wird. Nur ob das auch dann gemacht wird ... Aber gut zu wissen, danke Chris!

[chris_11]

Ich hab mal die beiden isolierten DCDC1 und DDCDC2 mit LTSpice nachsimuliert. Das sind LLC Wandler innerhalb der ICCU die mit ca. 200kHz Schaltfrequenz arbeiten.
Die 4x SCT40N120 SiC MOSFETs der treibenden Vollbrücke haben bei 700V Vin und 650V Vout je 75W Verlustleistung bei 5.5kW (DCDC1 und DCDC2 zusammen machen dann die 11kW) Da zu den 0,86K/W Wärmewiderstand der SCT40N120 noch geschätzte 0,7K/W der isolierenden Wärmeleitpads dazu kommen, haben wir 117K Temperaturerhöhung der MOSFET Dice über die Kühlmitteltemperatur. Das ist innerhalb der zulässigen 200 C Tj aber so richtig Reserven sind dort nicht im Design. Das sieht so aus, das das Design insgesamt auf minimale SiC Fläche ausgelegt ist. Das ist bei einem Traktionsinverter oder Audio Verstärker kein Problem, weil die ihre meiste Lebenszeit im Teillastbereich verbringen. Ein Onboard Lader läuft hingegen stundenlang Vollast. Die beiden LLC Wandler in der ICCU können kurzfristig deutlich mehr Leistung abgeben. Die kleinen Diceflächen der MOSFETs lassen aber kaum thermische Reserven. Jeder Schaltfehler oder heftigere Regelschwinger bedeutet schnell das Bauteilende durch Überlastung=lokal zu hohe Temperatur.

Wir können gespannt sein, was Hyundai mit der neuen Software aus dem Hut zaubert. Die ICCU Hardware ist jedenfalls mit wenig thermischen Reserven ausgestattet. Die Wasserkühlung sorgt zwar für relativ kühle Wärmesenken, aber mit 117 Grad Differenztemperatur zwischen Dice Junction und Kühlkörper ist nicht viel Reserve. Thermische Zeitkonstanten des Dice im MOSFET liegen typisch um eine Sekunde.

Der DCDC1 hat theoretisch eine synchrone Gleichrichtung mit den gleichen 4x SCT40N120, ich gehe aber Wetten ein, das die Gleichrichtung im Normalbetrieb nur ohne Gateansteuerung mit den Body Dioden passiv gemacht wird. Für eine betriebssichere Ansteuerung fehlen die Stromsense etc.
Die werden die MOSFETs der Ausgangsseite nur ansteuern, wenn Leistung Rückwärts für die 230V Steckdose angefordert wird.

Verlustleistung der Gleichrichtung ist mit 15W vergleichsweise harmlos. Deshalb lohnt auch eine aktive Ansteuerung der Gleichrichtung IMHO eh nicht.

[michelsberg]

Danke! Das spricht dann aber massiv dafür, dass eine reduzierte AC-Leistung die Probleme zumindest des onboard-chargers reduzieren sollte, oder?
Wenn ich nur mit 90% der Maximalleistung lade, würde ich erwarten, dass die Abwärme und damit das ∆T um den Faktor 0.9² abnimmt, so dass man statt 117K immerhin nur 95K Differenz hätte, ohne es bei der Ladezeit sonderlich zu merken.

edit: Nur der Vollständigkeit halber: Bei 60% Ladeleistung wäre der Faktor dann 0.6², also ∆T=42K.