IGBT



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henzi

Mitglied
29.10.2021
131
Darmstadt
Ich will mal zusammenfassen, was ich in verschiedenen Quellen über die IGBTs in unseren PSA-NiCd-Stromern gefunden habe, und hätte ein paar spezielle Fragen - durchnummeriert von a) bis j):

Im Fahrsteuerungs-/Leistungs-Teil der Sagemboxen sitzen spezielle "Transistor-Module", die die Stromregelung übernehmen - zur Wärmeabfuhr mit Wärmeleitpaste direkt unten auf der Sagem-Box angeschraubt, durch deren "doppelten Boden" Kühlflüssigkeit gepumpt wird. Wenn die Alterung fortschreitet und/oder die Kühlung nicht richtig funktioniert (z.B. wegen mit der Zeit zu Bröseln zerfallener Wärmeleitpaste), werden die Dinger zu heiß und gehen kaputt. Man kann solche Bauteile in ausgebautem Zustand durchmessen und die Funktion überprüfen, Anleitungen dazu gibt es auf Youtube, z.B.:
oder

Die IGBT-Module in der Sagembox sind original vom Typ Toshiba MG300J2YS50, teilweise heißt es auch "oder 400" - a) ist das dann das MG400J2YS50? Erstere haben eine nominale Schaltleistung von 300 Ampere, letztere 400A, die stärkeren haben aber auch auf Bildern andere Anschlüsse (doppelt so viele Schraubklemmen). b) Gibt es noch weitere Unterschiede zwischen den beiden Typen?
Sitzt normalerweise in den 1000er und 3000er-Boxen das "schwächere" Modell und in den 2000er und 4000er Sagems das stärkere?
Irgendwo wurde überlegt, bei einem Defekt generell den "stärkeren" IGBT einzubauen. c) Macht das Sinn? d) Ist die Bauform trotz der unterschiedlichen Anschlüsse für jede Box passend?

Das Bauteil scheint übers Internet (Stand Ende 2023) durchaus beschaffbar, ist aber bei einigen spezialisierten Händler auch einfach nicht gelistet oder "out of Stock".
e) Werden die originalen Toshiba-IGBTs überhaupt noch hergestellt, oder sind es reine "Altbestände", die noch gehandelt werden?

Es gibt wohl auch "Ersatz-Typen", die (annähernd) gleiche Anschlüsse und Leistungsdaten haben; in einer Vergleichs-Datenbank schienen mir am ähnlichsten:
Mitsubishi MG300J2YS50
Dawin DM2G400SH6A
Fuji 2MBI300U4H‑120
Infineon BSM200GAL120DLC
f) Passen die prinzipiell auch? Ich habe gelesen, dass "schnellere Schaltzeiten" bei moderneren Typen zu "höheren Spannungsspitzen" führen können. Da es nach meinem laienhaften Verständnis um eine getaktete Herabsetzung der maximal 120V betragenden Fahrspannung geht, würde ich jetzt annehmen, dass schnellere Reaktionszeiten gegebenenfalls zu etwas "härterem" Ansprechen des Motors führt, sozusagen Abweichungen in der "Kennlinie" für Beschleunigung oder Leistungswegnahme, aber nicht zur Zerstörung irgendwelcher Bauteile, vielleicht sehe ich das aber auch falsch und es werden mit dieser Schaltung potenziell irgendwelche Hochfrequenz-Hochspannungen induziert, für die das alles nicht ausgelegt ist...

Es gibt für diese Toshiba-IGBTs in Forenbeiträgen die Warnung vor (bei hochpreisigen Spezialbauteilen generell möglichen) "Chip-Fälschungen", und z.B. die Vermutung, unterschiedlich fett gedruckte Varianten des Toshiba-Aufdrucks könnten Indizien für einen originalen oder einen "nachgemachten" IGBT sein. g) Was ist da dran?

Diese IGBT-Module enthalten ja eigentlich zwei IGBT-Bauteile - einen für den Fahrstrom, einen für die Rekuperation. h) Regelt der Rekuperations-Teil des IGBT auch den Lade-Strom beim Anschluss an die Steckdose?
i) Sind die beiden Bauteile in dem Modul wirklich "integriert", oder sitzen in dem Gehäuse dann doch zwei separate Transistoren, die man evtl. auch einzeln austauschen könnte, um z.B. aus zwei defekten Modulen, bei denen ja oft wohl nur einer der beiden Halbleiter kaputt ist, ein funktionierendes zu machen?

Ich bin in der Sagem-Box gestern noch nicht bis zum Boden vorgedrungen und jetzt erst mal bis morgen Abend unterwegs, weiß also nicht, welcher IGBT tatsächlich drinnen und ob er überhaupt kaputt ist, oder irgend ein anderes Teil der Stromsteuerung den Bremsstrom-Zerhackerfehler verursacht. j) Wenn ich mir schon mal auf Verdacht ein Ersatzteil besorgen will und ein günstiges Angebot finde, macht ein MG300J2YS50 bei meiner 1000er-Box Sinn, oder sollte ich einen MG400 nehmen?


Viele Grüße,
Henning
 

matzetronics

Aktives Mitglied
08.07.2020
893
Berlin, DE
Ich habe gelesen, dass "schnellere Schaltzeiten" bei moderneren Typen zu "höheren Spannungsspitzen" führen können. Da es nach meinem laienhaften Verständnis um eine getaktete Herabsetzung der maximal 120V betragenden Fahrspannung geht, würde ich jetzt annehmen, dass schnellere Reaktionszeiten gegebenenfalls zu etwas "härterem" Ansprechen des Motors führt
Generell sind schnelle Anstiegs- und Abfallzeiten gut, weil damit die Schaltverluste im Übergangsbereich kleiner werden. Das bezieht sich aber nicht direkt auf den Motor, sondern auf die Ansteuerung mit der PWM Frequenz. Den Motor interessiert das nicht und die Anfahr- und Bremsrampen bleiben davon unberührt.
Diese IGBT-Module enthalten ja eigentlich zwei IGBT-Bauteile - einen für den Fahrstrom, einen für die Rekuperation.
Sagen wir mal, sie enthalten die IGBT für eine Halbbrücke und die dazugehörigen Bodydioden. Mit einem zweiten IGBT kann man eine Vollbrücke konfigurieren. Ein einziges Modul kann für einen 2-Quadrantensteller verwendet werden.
3 solche Module sind dann die übliche Anordnung für einen 3-Phasenmotor.

Es gibt für diese Toshiba-IGBTs in Forenbeiträgen die Warnung vor (bei hochpreisigen Spezialbauteilen generell möglichen) "Chip-Fälschungen", und z.B. die Vermutung, unterschiedlich fett gedruckte Varianten des Toshiba-Aufdrucks könnten Indizien für einen originalen oder einen "nachgemachten" IGBT sein. g) Was ist da dran?
Leider ist da was dran. Das gibts bei 'kultigen' Bauteilen und bei Bauteilen, die schwer beziehbar sind, umso mehr. Toshiba gehört dazu und man muss heute schon sehr genau hinschauen, um Original und Fälschung zu unterscheiden. Wer direkt im schönen China bestellt, ist öfter das Opfer als der, der sowas beim europäischen Distributor bezieht.

macht ein MG300J2YS50 bei meiner 1000er-Box Sinn, oder sollte ich einen MG400 nehmen?
Normalerweise sind ja beide geeignet. Ich würde es davon abhängig machen, wie hoch der Preisunterschied ist. Der 400er hat noch ein wenig mehr Headroom bei der Arbeitsspannung und etwas robustere IGBT.
Regelt der Rekuperations-Teil des IGBT auch den Lade-Strom beim Anschluss an die Steckdose?
Das ist der Job des Ladegerätes und hängt normalerweise nicht mit der Motorelektronik zusammen. Ich kann mir nicht vorstellen, das daß hier anders ist, wers aber besser weiss, immer her damit.
 

citicar75

Aktives Mitglied
13.08.2018
444
Vorsicht mit den 300er und 400er IGBT‘s, die gaaaanz alten 1000er Boxen hatten den
400er eingebaut, neuere (was auch immer “neuer“ ist) haben den 300er das Layout
der Leiterplatte läßt keinen Tausch zu, nachgucken, was drin ist, dann erst bestellen.


und:


Mit der 1000er box und dem 400er IGBT wurde viel gebastelt, z.Bsp. Die Strombegrenzung von 200A auf, sagen wir mal, mehr hardwaremäßig raufgesetzt, nisch gut für Akku und Motor, das Anzugsmoment ist aber beeindruckend …🤓
 

henzi

Mitglied
29.10.2021
131
Darmstadt
Also, ich hab nachgeschaut - in der 1000er-Sagembox aus meinem P106, EZ Januar 2002, sitzt der 400er IGBT. Vorsorglich hab ich mal einen als Ersatz bestellt - falls es nicht nur an ausgelaufenen Kondensatoren mit Leiterbahnbeschädigung liegt.
Meistens betroffen sind ja wohl die 100uF-50V-105°C Kondensatoren. Ist es sinnvoll, die beim Austausch etwas "robuster" zu wählen - z.B. 63V oder 130°C -, damit sie länger leben? Oder haben diese Kondensatoren in der Schaltung eine Schutz-Funktion für andere Bauteile , um sich "planmäßig" selbst zu opfern, bevor teurere Komponenten abrauchen?
Gruß,
Henning
 

matzetronics

Aktives Mitglied
08.07.2020
893
Berlin, DE
Ist es sinnvoll, die beim Austausch etwas "robuster" zu wählen - z.B. 63V oder 130°C -, damit sie länger leben?
63V Typen können auf keinen Fall schaden, aber Elkos für 130°C gibt es leider für Normalsterbliche nicht zu kaufen. Mögl. gibt es sowas beim Militär oder in der Raumfahrt. Findet man Angebote für solche Elkos, handelt es sich vermutlich um Täuschung.
Oder haben diese Kondensatoren in der Schaltung eine Schutz-Funktion für andere Bauteile , um sich "planmäßig" selbst zu opfern, bevor teurere Komponenten abrauchen?
Sicher nicht. Es wäre für jeden Konstrukteur ein Armutszeugnis, Elkos als Schutz zu sprengen und damit den Rest der Schaltung auch noch zu zerstören. Ausserdem hat ein defekter Elko oft den Seiteneffekt, damit tatsächlich die anderen Bauteile auch noch kaputtzumachen.
 

henzi

Mitglied
29.10.2021
131
Darmstadt
Danke für die Antwort! Ich hab jetzt mal diese hier bestellt:
Zumindest gibt's den 130°-Typ tatsächlich, wenn man den Datenblättern des Herstellers im Netz glauben kann:
http://www.paullinebarger.net/DS/Samxon/Samxon%20%5Bradial%20thru-hole%5D%20RC%20Series.pdf
Ich habe die sonstigen Werte nicht mit anderen Fabrikaten verglichen - ist z.B. eine Toleranz von 20% als mögliche Abweichung zwischen nomineller und tatsächlicher Kapazität üblich?
Viele Grüße,
Henning
 

Werni

Bekanntes Mitglied
19.02.2019
2.060
Heidenrod
Also bei Elkos hab ich auch noch nichts von absichtlicher Zerstörung zur Schutzwirkung gehört, nur von absichtlicher Zerstörung zur Nutzungsbegrenzung des Gerätes ;-) Da nimmt man dann tatsächlich die 80 Grad Varianten und platziert diese in der Nähe der Leistungstransistoren und so....

Es gibt aber Schutzdioden und Sicherungswiderstände. Erstere erzeugen bei Verpolung einen Kurzschluss, um die vorgeschaltete Sicherung zum Durchbrennen zu animieren, zweitere werden bei Überschreitung ihrer Verlustleistung dauerhaft hochohmig.

Gruß,

Werner
 

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