–Reparatur: Austausch IGBT

[Under Construction]

Der Inhalt dieser Seite stellt keine Anleitung oder Handlungsanweisung dar, sondern dokumentiert lediglich durchgeführte Arbeiten für interessierte Fachleute. Eine Haftung wird daher unter keinen Umständen übernommen. Wer sich bei Arbeiten dieser Art unsicher fühlt, sollte sich durch diese Seite keineswegs zu Tätigkeiten animiert fühlen, die er nicht im Griff hat, sondern eine Fachkraft hinzuziehen. Dennoch folgender Warnhinweis: Im betreffenden Fahrzeug können regulär Spannungen bis zu 160V (Gleichspannung) bzw. 230V (Wechselspannung) vorliegen. Diese sind bei unsachgemäßer Handhabung lebensgefährlich!

Zum beschriebenen Hergang siehe auch: Spontaner Totalausfall Citroen AX - Bitte um Hilfe

Fehlerbild:
- Auto über Nacht frisch aufgeladen
- Von daheim aus losgefahren ohne Besonderheiten
- An der ersten Ampel mußte ich hinter dem vorausfahrenden Auto normal abbremsen (ich bin nicht sicher, ob ich ganz bis zum Stilltand kam oder nicht). Als ich danach wieder beschleunigen wollte, hat der AX erst unerwartet stark beschleunigt (spürbarer "Satz" nach vorne), ich mußte daher flott auf die Bremse steigen und gleichzeitig ist der Antrieb sofort komplett ausgefallen. Störungslampe Elektronik ging an. Sowohl vorwärts als auch rückwärts keine Reaktion mehr auf das Gaspedal.
- Habe die Hauptsicherung im Motorraum gezogen (>10sec) und wieder eingesteckt. "Anlassen" verhält sich normal. Danach war die Störungslampe wieder aus. Reaktion aufs Gaspedal aber nach wie vor gleich Null, Störungslampe ging auch sofort beim ersten Gasgeben wieder an.
- Auto weggeschoben und abgestellt, Hauptsicherung nochmal gezogen (>1Min), Störungslampe wieder aus. Beim Gasgeben wieder keine Reaktion, aber Störungslampe sofort wieder an.
- Alle Nebenaggregate (Unterdruckpumpe etc.) laufen anscheinend wie immer, soweit ich das in der entstandenen Hektik beurteilen konnte, die Wasserpumpe habe ich aber noch nicht gezielt kontrolliert (sie ist zu leise, als daß ich sie im Auto hätte hören können).

Fehlerabfrage (Lexia):
1 Sporadischer Fehler Drehzahlmesser
Kann nach dem Löschen des Fehlerspeichers jedesmal dadurch reproduziert werden, daß ich das Fahrzeug einschalte (Schütz zieht an!) und auf's Gaspedal trete. Ist direkt nach dem Versuch erst ein "Permanenter Fehler", ändert sich aber nach Aus- und wieder Einschalten des Fahrzeugs in den o.g. "Sporadischen Fehler".
2 Sporadischer Fehler Funktion Antriebsstrom-Zerhacker
Dieser Fehler tritt nach dem Löschen des Fehlerspeichers nicht jedesmal wieder neu auf, wenn ich einschalte und Gas gebe. Gelegentlich ist er aber wieder mit dabei, vor allem, wenn ich längere Zeit mit dem Gaspedal spiele.
3 Sporadischer Fehler Funktion Bremsstrom-Zerhacker
Dieser Fehler war nur beim allerersten Auslesen der Fehler mit dabei. Da ich den AX zuvor nach hause abgeschleppt hatte, dabei das Fahrzeug komplett eingeschaltet war (für den Bremskraftverstärker) und der "Hilfspilot" natürlich auch mal bremsen mußte, könnte dies evtl. von der Reku kommen.

Fehlerursache war letztlich ein defekter IGBT. Dabei handelt es sich um das zentrale Bauelement, das durch Transistoren den Strom zum Antriebsmotor regelt. Da der gesamte Strom durch diese Halbleiter hindurch muß, ist der IGBT thermisch stark beansprucht und unterliegt einer gewissen "natürlichen" Alterung. Er kann also ohne weitere äußere Ursache eines Tages versagen.

Der IGBT befindet sich im Inneren der Aluminiumbox, die die gesamte Leistungs- und Steuerungselektronik des Fahrzeugs enthält. Eine Reparatur oder ein Austausch durch eine Citroën - Werkstatt ist nicht wirtschaftlich, da diese Box von der Werkstatt nur "en bloc" getauscht und nicht repariert wird. Die für den kompletten Austausch veranschlagten Sätze sind dazu geeignet, jeden Gedanken an Instandsetzung des Fahrzeuges im Keim zu ersticken. Im vorliegenden Fall wurde daher unter fachlich kompetenter Aufsicht und Anleitung und auf eigenes persönliches Risiko die Aluminiumbox für den Austausch des IGBT geöffnet.

Der IGBT befindet sich in ganz am Grunde der Aluminiumbox, wo er direkt auf den wassergekühlten Boden der Box aufgeschraubt ist. Im Folgenden sind die dokumentierten Arbeitsschritte bis zum Erreichen des IGBT aufgelistet.

Hilfreich dafür war eine ältere Beschreibung im Elweb-Forum, die ich hier mit persönlicher Genehmigung des Autors zitiere (1. eRUDA 2013, Danke Helmut!), siehe auch Re: Wiederbelebung Saxo - Hilfe !!!:

"[...]
- fahrbatteriesicherung raus
[Anmerkung hierzu: Da schaltende Bauteile defekt sein können, sollten die Anschlüsse der Akkus zu beiden Seiten der Box getrennt werden, d.h. sowohl die Hauptsicherung direkt hinter der Box (diese sowieso immer in jedem Fall!) als auch die Steckbrücke am Akkukoffer, linkes Hinterrad.]
- 12V-batterie abklemmen
[Anmerkung hierzu: Bevor man die 12V-Batterie abklemmt immer erst die Hauptsicherung des Antriebsstromkreises direkt hinter der Box ziehen, da sonst der DC-DC - Wandler ins Leere läuft und Schaden nehmen kann.]
- 55pol stecker am controllereinschub abstecken
- controllereinschub losschrauben / hochziehen
- flachbandkabel 40pol am unteren ende des controllereinschubs entriegeln und abziehen
- 2pol-kabel am unteren ende des controllereinschubs abstecken
- beide kabel in die sagembox zurückschieben
- controllereinschub in sicherheit bringen und gut einlagern
- deckel des kabelanschlussraumes entfernen
- alle kabel lösen (6 dicke, 2 dünnere, das 2pol und das 3polige)
und irgendwie "wegbiegen / binden"
- schwarzen plastikkasten rechts vom controllereinschubplatz hochziehen und "wegbiegen"
- kabelstrang zwischen sagembox und batteriekasten "entfernen / wegbiegen"
- deckel der sagembox losschrauben
- 15 schrauben entweder torx TX20 oder schlitzschraubendreher 1,0 x 6,5 (gr.4)
beide mit schaftlänge min.125mm
(keine biteinsätze oder ratschen, damit kommt man nicht zwischen die gussrippen)
- deckel vorsichtig hochheben
- eine runde staunen
- fotos vom innenleben machen
[...]"

Die folgenden Aufzeichnungen sind selbst erstellt, Zahlen und Buchstaben beziehen sich auf während der Demontage selbst angebrachte Markierungen (z.T. in den Photos erkennbar), vierstellige Zahlen beziehen sich auf die Bildnamen:

[Under Construction]

Überführung in SoKa
Auslesen des Fehlerspeichers:
- Sporadischer Fehler Drehzahlsensor
- Sporadischer Fehler Funktion Antriebsstrom-Zerhacker
Alle Fehler erfolgreich gelöscht.
Hauptbrücke vorne oben und Sicherung hinten links gezogen.
12V+ von Batterie getrennt
55-Pol. Sagem-Stecker gezogen => 4747 DSCF4747
Controller raus => 4748 DSCF4748
4753: Anschlußbox mit teilweise nummerierten Kabeln DSCF4753
4754: Zusatzlader (9+10) DSCF4754
4755: Motor, 11+12 DSCF4755
4756, 4757: Anschluß 230V DSCF4756DSCF4757
4758: 12V+, direkt an den Pohlschuh DSCF4758
Schrauben im Anschlußkasten: 4760. Insges. 7 Schrauben, 6 Muttern. DSCF4760
18 (!) Schrauben gelöst und mit Magnet geangelt, am Umfang der Sagem-Box
4761:Kunststoff-Einsatz entfernt, um die darunter liegenden Fahnen von den Gewindestiften lösen zu können. DSCF4761
4762, 4763: Innenseite Deckel.
Diese Entstörelektronik ist in älteren Modellen evtl. nicht verbaut.
DSCF4762DSCF4763
4764-4769: Überblick Sagem-Box. DSCF4764DSCF4765DSCF4766DSCF4767DSCF4768DSCF4769
Demontage Schiene DC-DC zu 12V: 4770 DSCF4770
Demontage Kabel Fahrtregler - Lader (C, D): 4771, 4772 DSCF4771DSCF4772
Kupferschienen nach unten, Fahrtregler (E, F, G, H, I): 4773 - 4776 DSCF4773DSCF4774DSCF4775DSCF4776
Kabel (K, L) vom Fahrtregler zum Lader: 4779 DSCF4779
Anschlußbrücke oberhalb Schütz / Fahrtregler entfernt: 4780 DSCF4780
Schütz ausgebaut: 4781-4784 DSCF4781DSCF4782DSCF4783DSCF4784
Flachbandkabel von der Fahrtreglerplatine getrennt.
Linke Innenwand, zwei Transistoren zur Kühlung mit dem Gehäuse verbunden: 4785, 4786. DSCF4785DSCF4786
...die selben ohne Klemmen: 4787, 4790 DSCF4787DSCF4790
Nochmal die Anschlüsse IGBT im Detail: 4791.
PP1: Weiß, Ziel nicht sichtbar, Temp.-Fühler unter Lader.
PP2: Weiß, Ziel nicht sichtbar, Temp.-Fühler unter IGBT.
P5: Weiß, B2
P6: Weiß, E2
P7: Weiß, E1
P8: Weiß, B1
P9: Braun, Ziel nicht sichtbar, Temp.-Fühler unter Lader.
P10: Braun, Ziel nicht sichtbar, Temp.-Fühler unter IGBT.
DSCF4791
PP1 silber markiert
PP2 schwarz markiert
P9 silber markiert
P10 schwarz markiert
Abgelötet und drei IGBT-Schrauben entfernt: 4792 DSCF4792
Entnommene Fahrtreglerplatine, dazu sieben Torx T10-Schrauben entfernt, kleine Anschlußplatte rechts oben nicht abgetrennt, die beiden Verbindungsschrauben T10 geschlitzt nicht geöffnet, Kupferschienen I (oben) und E (unten) entnommen: 4793, 4794. DSCF4793DSCF4794
Rückseite Fahrtreglerplatine: 4795, 4796. DSCF4795DSCF4796
Schmauchspuren Unterseite, nahe Anschlußplatte: 4797, 4798. DSCF4797DSCF4798
Freigelegter IGBT: 4799, 4800. DSCF4799DSCF4800
Schmauchstelle: 4801. DSCF4801
Etiketten IGBT: 4802, 4803. DSCF4802DSCF4803
"IGBT" ist vermutlich in Wahrheit eine (mehrstufige) Transistorschaltung, da mit "E", "C" und "B" (Basis) beschriftet und nicht mit "G" (Gate).
Defekt ohne Messung offensichtlich aufgrund der Schmauchspur, zudem hat sich das Gehäuse von der Grundplatte gelöst.
Da Ansteuerung über Pulsweitenmodulation, muß bei einem Ersatzteil darauf geachtet werden, daß es keine kürzeren Schaltzeiten hat (wie dies modernere Bauteile üblicherweise haben!), da sonst höhere Spannungen / Spannungsspitzen auftreten können.
Eine der beiden Sperrdioden auf der Fahrtreglerplatine war defekt (siehe blaue Markierungen), gefunden bei Überprüfung der Platine beim Fachmann. Diese hat dadurch die Platine erfolgreich vor dem defekten IGBT geschützt.
Ob eine der beiden Sperrdioden Durchgang hat (und damit defekt ist), kann man messen, ohne sie dafür aus der Platine auslöten zu müssen. Möglicherweise ist es aber erforderlich, vor der Messung die Kontakte zum IGBT abzulöten, um diesen durch die Messung nicht zu gefährden (ohne Gewähr!).
DSCF4791_

Montage nach Reparatur (Tausch IGBT, Platinencheck und Austausch zweier Schutzdioden auf der Platine):
* Drahtanschlüsse vom defekten IGBT auf den neuen umlöten
* Beim Einbau der Platine diese erst lose eingesetzt (Kabel zum IGBT und den Temp.-Sensoren durchgefädelt!), dann zwei der sieben T10 an der kleinen Anschlußplatte angezogen, dann den mittleren IGBT-Anschluß angezogen, damit sich die Platine nicht verspannt. Dann die restlichen T10 angezogen.
Alle angezogene Schrauben mit Edding markiert, damit man sieht, welche noch fehlen (vor allem am IGBT).
* Gates und Temp.-Fühler angelötet. Lötstellen mit Alkohol gereinigt.
* Linke Seite Innenwand: Zwei Transistorklemmen montiert. Vorher die Leitfolie auf richtigen Sitz und Unversehrtheit geprüft.
* Flachbandkabel auf der Platine eingesteckt.
* Kupferschiene E ausgerichtet und Schraube am IGBT angezogen.
* Einbau Schütz. Mutter Schiene G auf der Anschlußplatte festziehen. Schiene E verbinden.
* Zweiadriges Kabel Richtung Controller zum Flachbandkabel in die Klemme auf dem Ladegerät einlegen. Kabel auf Scheuerstellen (Gehäuse Lader) kontrollieren und ggf. isolieren.
* Anschlußbrücke oberhalb Schütz testweise eingesetzt und optimale Position der Schiene I bestimmt (Unterster Anschlag am IGBT). Brücke nochmal raus und Schraube der Schiene I am IGBT festgezogen.
* Jetzt Anschlußbrücke oberhalb Schütz eingesetzt, Schrauben am Schütz angezogen, Schiene I durchverbinden. Restliche drei Muttern auf der Anschlußplatte unten einbauen.
* Kabel (K, L) vom Fahrtregler zum Lader angeschlossen. Kabel auf Scheuerstellen (Kupferschienen) kontrollieren und ggf. isolieren.
* Kabel D und beide Kabel C montiert.
* Einbau Schiene DC-DC zu 12V. Kreuzendes Kabel auf Scheuerstellen prüfen und ggf. isolieren.
* Isolationsmessung, Wicklungswiderstand Motor

Mein besonderer Dank gilt Dieter Eckhard!

[Under Construction]