Bordspannung 451 Benziner flattert

[trams451]

Hallo allerseits!

 

Bei meinem ForTwo Benziner 451 von 08/2007 schwankt die Bordspannung mit >0,3 V recht stark (schneller Wechsel), auch bei konstantem Fahren (Drehzahl). Nach dem Starten sind es 14,3...14,4 Volt, nach ein paar km können es dann auch nur noch 14 Volt sein.

Ich tippe auf die Lichtmaschine, Typ Mitsubishi A5TG0991 bzw. 1800A052 laut Typenschild.

Neben dem Hauptanschluss gibt es einen 4poligen. Steckverbinder (dessen Bezeichnung ich leider im eingebauten Zustand nicht lesen kann) mit vier Leitungen. Im Zusammenhang mit dem „Elektrischen Schaltplan Starter, Generator Motor 132 im Typ 451 (außer 451.334/380/480)“ ergibt sich:

Pin 1: weiß/blau, geht zu Steuergerät ME,

Pin 2: grün/schwarz, geht zu Steuergerät ME,

Pin 3: schwarz, geht zu Steuergerät SAM,

Pin 4: braun, geht zu Steuergerät ME.

Laut Schaltplanauszug für diesen Bereich ist Leitung 4 unmittelbar an eine Statorwicklung angeschlossen (was nicht so recht stimmen wird, siehe Beitrag weiter unten). Mitsubishi will keine Aussagen zur Bedeutung der Leitungen machen.

Um bei der Fehlersuche weiter zu kommen, interessiert mich:

 

1) Vermutlich hat die Lima einen internen Regler. Die Spannungsreduzierung könnte also auf dessen Erwärmung zurück zu führen sein - nur ist leider der Akku noch kalt und damit die Reduzierung kontraproduktiv. Die Lima wird so warm, dass man die Hand nicht dran lassen kann.

 

2) Wofür ist das Steuergerät ME zuständig? Wenn ich einen externen Regler verwenden würde, würde es dann in der Bordelektronik Fehlermeldungen mit Auswirkung auf das Fahrzeugverhalten geben?

 

3) Wozu ist der Anschluss zum SAM gut?

 

4) Wird die geregelte Spannung von einem externen Steuergerät beeinflusst? Kann das zu den o. g. Spannungsänderungen führen (Flattern und allmählicher Rückgang)?

 

5) Wo sitzt das Steuergerät ME?

 

6) Die kurzfristigen Spannungsschwankungen könnten auch von hängenden Kohlebürsten kommen (km-Stand ca. 35T). Der Ausbau der Lima ist aber so ohne weiteres nicht möglich. Was tun?

 

Mit Dank für Hilfe

trams451.

 

Anmerkung: Gegenüber meinem Einstiegsbeitrag sind obige Leitungen aktualisiert, 26.2.12.

 

[ Diese Nachricht wurde editiert von trams451 am 23.02.2012 um 11:55 Uhr ]

[ Diese Nachricht wurde editiert von trams451 am 26.02.2012 um 15:37 Uhr ]

[Timo]

Der 451 hat eine bedarfsgeregelte Lichtmaschine, während der Fahrt können es auch mal nur 12,7Volt sein.

Alleine Standlicht während der Fahrt reicht um permanent 14,7Volt zu haben, ansonsten liegen diese ohne Licht nur im Schubbetrieb an.

[trams451]

Quote:

Am 23.02.2012 um 11:14 Uhr hat Timo geschrieben: Der 451 hat eine bedarfsgeregelte Lichtmaschine, während der Fahrt können es auch mal nur 12,7Volt sein. Alleine Standlicht während der Fahrt reicht um permanent 14,7Volt zu haben, ansonsten liegen diese ohne Licht nur im Schubbetrieb an.

 

Das trifft bei mir offenbar nicht zu. Es wurde bisher noch nicht permanent auf 12,7 V herunter geschaltet. Licht einschalten bringt die Spannung nicht hoch.

 

[r-panther]

So eine Bedarfsregelung ist schon sehr komplex, da hat der Anwender keinen Durchblick.

Aus deinen Angaben lässt sich nicht auf einen Fehler schliessen.

[trams451]

Danke für die Infos.

 

Quote:

Am 23.02.2012 um 13:06 Uhr hat r-panther geschrieben: Aus deinen Angaben lässt sich nicht auf einen Fehler schliessen.

 

Es ist für mich kaum vorstellbar, dass im 100ms-Bereich Spannungsschwankungen rauf und runter im Bereich 13,6 V bis 14,4 V normal sein sollen. Das Digitalvoltmeter ist total unruhig in der Anzeige.

 

Davon unabhängig interessieren mich brennend die anderen aufgeworfenen Fragen.

In der Leitung zum Steuergerät SAM soll es im Motorraum eine Steckverbindung geben. Wo ist die, damit sie mal unterbrochen werden kann?

 

 

 

[ Diese Nachricht wurde editiert von trams451 am 24.02.2012 um 07:52 Uhr ]

[ Diese Nachricht wurde editiert von trams451 am 24.02.2012 um 07:52 Uhr ]

[r-panther]

Quote:

Am 23.02.2012 um 15:33 Uhr hat trams451 geschrieben: Es ist für mich kaum vorstellbar, dass im 100ms-Bereich Spannungsschwankungen rauf und runter im Bereich 13,6 V bis 14,4 V normal sein sollen. Das Digitalvoltmeter ist total unruhig in der Anzeige.

 

Davon hast du aber bis jetzt noch nichts geschrieben.

Wo hast du das denn gemessen???

An der Batterie? Das ist wiederum für mich nicht vorstellbar. Die puffert sowas weg.

Wer misst, misst Mist.

[Focus-CC]

Quote:

Am 23.02.2012 um 13:06 Uhr hat r-panther geschrieben: So eine Bedarfsregelung ist schon sehr komplex, da hat der Anwender keinen Durchblick. Aus deinen Angaben lässt sich nicht auf einen Fehler schliessen.

 

Sehe ich genau so. So lange deine Batterie korrekt geladen wird ist doch alles perfekt.

 

Eine volle und heile Batterie zeigt beruhigt (min.3h nach Abstellen) 12,5-12,7 Volt und der Anlasser zieht ohne "Gurksen" durch.

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Remember the Times when Sex was Safe und Fuel cheap.

Focus-CC 2.0 Bifuel -Kein Dach überm Kopf aber LPG unter der Haube-

Smart Passion 11/2007 71PS -Die Kraft der 3 Kerzen-

 

[Hammer3er]

Also ich sehe hier überhaupt kein Problem wir haben offiziell doch ein 12V betrieb, und solange die Lichtmaschine immer drüber ist , würde ich mir keine Gedanken machen.

 

 

[trams451]

Quote:

Eine volle und heile Batterie zeigt beruhigt (min.3h nach Abstellen) 12,5-12,7 Volt ...

 

Nach dem Einschalten der Zündung am Morgen sind es unter 12 Volt. Beim Starten auch mal unter 10 Volt; stets gemessen an einem unbelegten Anschluss des SAMs.

Ein Akku wird mit 13,5 Volt nicht ordentlich geladen; bei der derzeitigen Außentemperatur um 0°C sollten es schon 14,4 Volt sein, und das nicht mal nur kurz für ein paar Minuten. Ich habe nur Kurzstrecken unter 5 km zu fahren.

Direkt am Akku gemessen ist die Spannung ebenfalls nicht konstant, sonder "flattert". Das ist auch nicht verwunderlich, denn die Spannungswerten für Stromabgabe und -aufnahme sind unterschiedlich. Eine oszilloskopische Messung werde ich am Wochenende machen.

 

Was habt Ihr denn so für Spannungswerte? Ist die Anzeige ruhig oder "aufgeregt"?

 

[ Diese Nachricht wurde editiert von trams451 am 24.02.2012 um 08:13 Uhr ]

[Timo]

Ab 3 Grad die Elektronik so intelligent und lädt permanent mit 14,7 Volt beim 451, also regelt nach Bedarf;-)

 

 

[Focus-CC]

Quote:

Am 24.02.2012 um 08:12 Uhr hat trams451 geschrieben: Nach dem Einschalten der Zündung am Morgen sind es unter 12 Volt. Beim Starten auch mal unter 10 Volt; stets gemessen an einem unbelegten Anschluss des SAMs. Ein Akku wird mit 13,5 Volt nicht ordentlich geladen; bei der derzeitigen Außentemperatur um 0°C sollten es schon 14,4 Volt sein,

 

Nur Zündung und UNTER 12V sind unnormal. Häng mal ein Ladegerät für eine Nacht dran und mess dann mal. Ggf. hat die Batterie einen "Schuss" ?!

 

Beim Starten geht die Spannung voll in Knie, sogar 9V wären noch im Rahmen.

 

Ja, 13,5V reichen nicht, aber du schreibst im ersten Posting was von 14V, 14,3 und 14,4V .

:-?

 

 

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[Ingenieur]

Hallo trams,

 

warum beschäftigst Du Dich mit dieser Problematik?

Gibt es denn ein technisches Problem mit dem Auto?

Die von Dir beobachte sprungshafte Änderung ist normal. Je nach Häufigkeit der Abtastung der Batteriespannung durch das verwendete Messgerät erwischt Du eben die Welligkeit der Ladespannung, die Systembedingt bei jedem Generator vorhanden ist.

 

Da ich annehme, dass die Batterie jetzt im fünften Betriebsjahr ist, wird deren Innenwiderstand schon deutlich angestiegen sein (bedingt durch den Kurzstreckebetrieb auf jeden Fall vorhandene Sulfatierung in der Batterie).

 

Wenn Du die Möglichkeit hast, könnte man diese Sulfatierung reduzieren. Einige CTek Ladegeräte besitzen hierzu den "Recond-" Modus, der extra dafür da ist.

 

Austauschen der Batterie hilft natürlich auch :-D

[r-panther]

Quote:

Am 24.02.2012 um 08:12 Uhr hat trams451 geschrieben: Ein Akku wird mit 13,5 Volt nicht ordentlich geladen; bei der derzeitigen Außentemperatur um 0°C sollten es schon 14,4 Volt sein...

 

Ich gewinne den hoffentlich falschen Eindruck, als wenn was anderes, als das Ladesystem, spinnt.

 

Die während eines Ladevorganges messbare Spannung sagt doch allein gar nichts über den Ladestrom aus. Da müsste man schon den lade- und batteriezustandsabhängigen Innenwiderstand der Batterie kennen.

 

14,4 V oder mehr sagen, dass die Batterie proppenvoll ist und kein nennenswerter Ladestrom mehr fliessen darf, damit keine Gasung einsetzt.

 

Bei einem intelligenten Batteriemanagement sollte die Batterie eigentlich nie vollständig geladen sein, damit z.B. im Schiebebetrieb noch Speichermöglichkeit für Überschussenergie vorhanden ist. Genau das ist ja das Ziel der ganzen Mimik.

 

Welche Informationen dieses Ladesystem heranzieht um in welcher Weise die Generatorerregung zu managen und was daraus für Spannungsmesswerte resultieren, das wissen wir ja nun alle nicht.

 

Aber dass das System sich wie ein herkömmliches Standart - Ladesystem verhalten müsste, das darf wohl nicht angenommen werden.

 

Also, nicht von mir.

[Accessheizzor]

Kurzer einwurf meinerseits zu den Kabeln: es müsste an der Lima mindestens einen LIN bus geben der vom ME angetaktet wird. könnte durchaus auch sein das das Kabel zum SAM ein weiterer LIN bus ist!

 

 

[trams451]

So, nun habe ich einiges gemessen und erkundet. Als Belegung der Anschlüsse der Lichtmaschine nehme ich eine ähnliche Lima von HC-Pats, bin mir aber natürlich über die Bezeichnung nicht 100%ig sicher. So wie ich das herausbekommen habe, wird auch die Lima CA2012 IR von HC-Parts im Smart verbaut, aber sie ist bei HC-Parts nicht zu finden.

Nach http://www.hcdk.com/Default.aspx?ID=1011 wäre die Belegung:

 

Pin 1: weiß/blau, F=field rotor, geht zu Steuergerät ME.

Pin 2: grün/schwarz, L= charging lamp, geht zu Steuergerät ME.

Pin 3: schwarz, S=sense battery, geht zu Steuergerät SAM.

Pin 4: braun, G= CPU control, geht zu Steuergerät ME.

Laut Schaltplanauszug für diesen Bereich ist Leitung 4 jedoch unmittelbar an eine Statorwicklung angeschlossen.

 

Zunächst aber zur Frage, warum mich das Ganze so interessiert.

Sollten die Spannungsschwankungen von klemmenden Kohlebürsten kommen, so möchte ich nicht bis zum Totalausfall warten (scheint aber nicht der Fall zu sein).

Wenn hier von einer „intelligenten“ Lageanlage/Bordspannungsversorgung die Rede ist, dann interessiert mich, was hier intelligent ist.

Soweit ich das aus anderen Diskussionsthreads mitbekommen habe, kann die „Intelligenz“ durchaus hinterfragt werden. Es wird z. B. über unzureichendes Laden berichtet. „Unintelligente“ Regler kommen auch recht gut mit nicht mehr taufrischen Akkus klar; es muss halt länger als „normal“ geladen werden. Und die Anbieter externer Laderegler wären pleite, gäbe es keine Argumente dafür. Timo und anderen entnehme ich, dass oberhalb 3°C Außentemperatur die Bordspannung die meiste Zeit deutlich abgesenkt wird (ohne Licht ein). Da ich das Fahrzeug erst seit diesem Winter habe, habe ich dazu keine Erfahrungen. Aber zunächst mal begeistert mich das gar nicht.

 

Nochmaliges Messen der Bordspannung gemessen an einem freien Anschluss des Sicherungskastens bei nun schon etwas höheren Außentemperaturen ergab (siehe Einwurf von r-panther):

Zündung ein: 12, 1 Volt, während Starten: >10 Volt. Die von mir am 23. 2. 12 genannten 13,6 Volt sind kurzzeitige sporadische Spannungseinbrüche.

 

Nun zur Beantwortung meiner obiger Eingangsfragen, soweit ich sie inzwischen klären konnte.

 

Zu Frage 1) Der Generator ist laut „Generator Bauteilbeschreibung“ mit einer „integrierten Regelung“ ausgeführt. Vermutlich soll „integriert“ hier einen im Generator eingebauten Regler bedeuten. Da erhebt sich die Frage, ob der Generator allein funktionsfähig ist, oder ob er neben dem Pluspol nach dem Zündschalter (bzw. D+) noch weitere Signale zugeführt bekommen muss. Weiß da jemand Bescheid?

 

Zu Frage 5) Das Steuergerät sitzt hinter der rechten Seitenverkleidung des Gepäckraumes. Dort ist auch die Steckverbindung X26/Pin1, über die Leitung 3 der Lima zum Steuergerät SAM führt.

 

Zu Frage 3) eine Vermutung: Pin 3 der Lima ist oben mit „sense battery“ bezeichnet/vermutet. Also könnte eine Fernmessung realisiert sein, um Spannungsabfälle auf der Leitung zu den Verbrauchern und dem Akku im vorderen Teil des Fahrzeugs zu kompensieren. Gegebenenfalls ist der Anschluss auch für die Vorerregung nötig.

 

Zu Frage 2): Am Steuergerät ME habe ich oszilloskopisch (2-Kanal-Betrieb) bzw. mit einem Digitalvoltmeter folgendes gemessen.

* Pin 2: Charging Lamp:

Zündung ein, Motor steht: 0,14 Volt

Zündung ein, Motor läuft: 12,5 … 12,6 Volt, nicht ganz konstant, kleiner als die Akkuspannung mit etwa 14, 3 Volt

 

* Pin 3: Sense Battery:

Siehe oben, die geregelte Spannung liegt an.

 

* Pin 4: CPU Control:

Hier liegt eine drehzahlabhängige Rechteckspannung mit einem Low-Wert von etwa 0 Volt und einem High-Wert von etwa 6 Volt an. Das passt nicht zum „Elektrischen Schaltplan Starter, Generator Motor 132 im Typ 451“, da es danach eine Sinusspannung aus einer Generator-Hauptwicklung sein müsste. Das Tastverhältnis t_H / t_L ist lastabhängig, die Periodendauer T drehzahlabhängig. Mit steigender Belastung nimmt das Tastverhältnis zu. Beim Abschalten des Motors gehen die Frequenz und die Spannung allmählich zurück, genauso wie der Generator ausläuft. Es könnte sich also um einen Ausgang des internen Lima-Reglers handeln (Drehzahlüberwachung, Auslastung der Lima?).

Die Rechteckfolge an diesem Anschluss hat die gleiche Frequenz wie die an Pin 1, jedoch von den Zeiten her fast umgekehrt (spiegelbildlich). Die Zeit t_H ist ein wenig länger als die von t_L an Pin 1; im Beispiel unten jeweils ca. 2 ms mehr. T_L ist entsprechend kürzer. Bei stehender Lima ist hier keine Spannung.

 

* Pin 1: Field Rotor:

Hier liegt nach dem Einschalten der Zündung ein Rechtecksignal an, das zwischen ca. 1,5 Volt und der Bordspannung springt: Wen´s genauer interessiert oder wer es interpretieren kann, hier die gemessenen Werte:

Zündung ein, Motor steht: t_H = 6,5 ms, t_L = 1,8 ms, entspricht etwa 128 Hz.

Nach dem Ausschalten des Motors liegt hier, manchmal ja, manchmal nein, auch weiter für eine gewisse Zeit (1 Minute?, bis vorn ein Relais ausschaltet) ein Rechtecksignal an. Ich habe es nicht ausgemessen.

Motor läuft mit Standgas, betriebswarm, keine weitere elektrische Last: t_H = 28 ms, t_L = 12 ms, T = 40 ms.

Abblendlicht, Heckscheibenheizung, Sitzheizung ein: t_H = 19 ms, t_L = 21 ms, T = 40 ms.

Mit steigender Belastung nimmt also das Tastverhältnis ab.

Der Übergang von der Rechteckfolge bei stehendem Motor zur „geregelten“ Rechteckfolge erfolgt verzögert und allmählich.

Wird also über diesen Anschluss vom Gerät ME auf den Generator eingewirkt?

Darf diese Leitung unterbrochen werden, um die Intelligenz von ME auszuschalten?

Kann hier statt der Rechteckfolge von ME die invertierte Rechteckfolge von Pin 2 eingespeist werden?

 

* Spannung am geschalteten Plus, freier Anschluss am Sicherungskasten bei laufendem Motor:

Es sieht etwas gruselig aus. Der Gleichspannung ist ein Sägezahn (schneller Anstieg, langsamer Abfall) mit etwa 240 mV Spitze-Spitze überlagert. Dazu kommt dann noch eine deutlich geringere höherfrequente Spannung im kHz-Bereich (100 mVss?), die sich aber kaum ausmessen lässt.

Ingenieur hat also vollkommen Recht. Bei dieser niedrigen Frequenz muss der Spannungsmesser schon sehr träge sein. Aber ist das Spannungsbild normal??

Direkt am Hauptanschluss der Lima sieht es vor allem mit der kHz-Schwingung besser aus, aber der Sägezahn ist hier auch da.

 

Soviel an Messwerten. Denjenigen, die zu den aufgeworfenen Fragen was Substantielles wissen, sei schon jetzt gedankt.

trams451

[ Diese Nachricht wurde editiert von trams451 am 27.02.2012 um 12:19 Uhr ]

[trams451]

Hier noch ein Messungsnachtrag:

 

* Pin 4: CPU Control: Die Rechteckspannung hat schon unmittelbar nach dem Starten des Motors die oben beschriebenen Zeitwerte. Sie ist in den ersten Sekunden nach dem Motorstart damit nicht synchron zur Rechteckfolge an Pin 1 (Field Rotor; hier ist der Übergang von der Rechteckfolge bei stehendem Motor zur „geregelten“ Rechteckfolge verzögert.). Das erhärtet die Vermutung, dass Pin 4 ein Ausgang des internen Lichtmaschinenreglers ist.

 

 

Offen bleibt also im Wesentlichen die Frage was passiert, wenn Pin 1 der Lima offen gelassen wird. Ich will ja möglichst nicht die Lima oder mehr zerstören.

Verträgt das die Lichtmaschine oder ist die ganze Regelung hin?

Gibt es Fehlermeldungen vom Steuergerät ME?

 

Danke für Hinweise,

trams451.

 

Übrigens: Da es unterschiedliche Meinungen zu einer vernünftigen Akku-Ladespannung gibt, hier ein Link zur temperaturabhängigen Spannung: http://www.microcharge.de/index.php?option=com_content&view=article&id=61&Itemid=67

[ Diese Nachricht wurde editiert von trams451 am 20.12.2012 um 13:03 Uhr ]

[steve55]

Als Link ;-)

 

 

[trams451]

Habe keine weiteren Untersuchungen bisher vorgenommen. Aber zur Beschreibung moderner Lichtmaschinen noch ein wenig gefunden. Stimmt aber leider nicht ganz mit der Mitsubishi-Lima A5TG0991 im Smart überein (nur DF-Monitor statt field rotor und CPU control).

 

Power-Point-Präsentation von Bosch

 

Der moderne Generator

 

Bosch-Generator mit Multifunktionsregler

 

Bosch Compact-Generator mit Multifunktionsregler Prüfung mit dem Oszilloskop