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Elektrik / Elektronik Ladeanlage

Grundlagen Ausmessen, Diagnose

AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 1/16 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\2016.05_AFAM_EL_Ladeanlage.docx 17.06.2016

Bildquelle: www.bosch-presse.de

Ladeanlage

Grundlagen




INHALTSVERZEICHNIS

GRUNDLAGEN ................................................................................................................................... 3

Stromerzeugung ...................................................................................................................................................... 3

Bauarten .................................................................................................................................................................. 4

Antrieb...................................................................................................................................................................... 5

Bauteile .................................................................................................................................................................... 6

Stromkreise .............................................................................................................................................................. 6

Generatorregler ....................................................................................................................................................... 7

GENERATOR AUS- & EINBAU .......................................................................................................... 9

Ausbau ..................................................................................................................................................................... 9

Einbau ...................................................................................................................................................................... 9

GENERATOR AUSMESSEN ............................................................................................................. 10

Testgerät ................................................................................................................................................................ 10

Generatortest ......................................................................................................................................................... 10

Anschlussschema und Sollwerte ........................................................................................................................... 11

Generatorbezeichnungen ...................................................................................................................................... 12

GLEICHRICHTUNG .......................................................................................................................... 13

GENERATOR DIAGNOSE ................................................................................................................ 14

Prüfarbeiten/Sichtkontrolle..................................................................................................................................... 14

Oszilloskop ............................................................................................................................................................ 14

Stromlaufplan (Beispiel Audi) ................................................................................................................................ 15

Beispiel eines Prüfablaufs: .................................................................................................................................... 16




Grundlagen

Stromerzeugung

Der Generator soll mit einem hohen Wirkungsgrad und gleich bleibender Spannung schon möglichst ab Leerlaufdrehzahl alle Verbraucher im Kraftfahrzeug ausreichend mit Strom versorgen.

Bildquelle: Bosch

Mit einem Läufer rotiert ein magnetisches Feld mit je 6 wechselseitig folgenden Nord- und Südpolen. Dieses Feld wird wesentlich unterstützt durch die Erregerwicklung, die über zwei Schleifringe und Kohlebürsten mit dem Spannungsregler verbunden ist. Dadurch kann der Spannungsaufbau in drei jeweils um 120° versetzt angeordneten Ständerwicklungen gesteuert werden. Diese Wicklungen werden an einem Ende miteinander verbunden (Sternschaltung). An diesen Enden entsteht zunächst ein dreiphasiger Drehstrom. Deshalb wird das jeweils andere Ende über je drei Minus- und Plus-Leistungsdioden mit dem Bordnetz verschaltet. Es wird ein leicht pulsierender Gleichstrom erzeugt. Über Erregerdioden/Spannungsregler wird der Strom für die Erregerwicklung abgezweigt. Generatoren werden fast nur noch durch breite Rippenriemen (z.T. mit Rollenfreilauf) angetrieben und werden mit einem Lüfterrad gekühlt. (bei höherer Leistungsabgabe auch flüssigkeitsgekühlt).

Bildquelle: Europa Lehrmittel




Bauarten

Topf Generator Wassergekühlter Generator

Bildquelle: MAN Bildquelle: Europa Lehrmittel

Compact Generator

Bildquelle: Bosch




Antrieb

Riementrieb

Bildquelle: www.kfz-tech.de

Rollenfreilauf

Bildquelle: Schaeffler




Bauteile

Stromkreise

Bildquelle: Europa Lehrmittel

Vorerregerstromkreis: Batterie +(30) → Fahrtschalter → Kontrolllampe (D+/61) → Regler → Erregerwicklung(DF) → Masse→ Batterie(31)

Erregerstromkreis: Generator(D+) → Regler (D+) → Erregerwicklung (DF) → Masse → Minus Dioden → Ständerwicklung → Erregerdioden → D+

Ladestromkreis: Ständerwicklung → Plusdiode → Kl. B+ → Kl.30 → (Verbrauch 15) → Batterie + → Batterie – (31) → Minus Diode → Ständerwicklung

Legende:

1 Riemenscheibe,

2 Antriebslagerschild

3 Lüfter innenliegend

4 Ständerwicklung

5 Klauenpolhälfte

6 Erregerwicklung

7 Regler mit Kohlebürsten

8 Schleifringe

9 Gleichrichter(-diode)

10 Lagerschild

Bildquelle: www.auto-wissen.ch




Generatorregler

Hybridregler (Transistorregler)

Multifunktionsregler

Der Generator besitzt keine Erregerdioden mehr, Er bietet folgende zusätzliche Funktionen an:

Batterieüberwachung (Sensing)

Auslastungsüberwachung (DFM)

Fehlerdiagnose

Unterstützung des Motormanagement

Laststeuerung (Load response) / (Load-response Start (LRS) & Load-response Fahrt (LRF))


DFM-Anschluss = Tastverhältnis für die Generatorauslastung. W-Anschluss = Drehzahlinformation S-Anschluss = Batterie Sensor B+ (Batterie-Sensing) 15-Anschluss = Abfrage Zündung an L-Anschluss = Ansteuerung für Kontrolllampe und/oder Relaisansteuerung (Zuschaltung von Verbrauchern.)




Smart Charge Spannungsregelung / Schnittstellenregler

Bildquelle: Bosch


Bei einigen Modellen besteht eine Verbindung zwischen Generator und Steuergerät. Der Generator hat einen Regler, aber das Motorsteuergerät kann einen Korrektureingriff machen und die Ladekontrollleuchte ansteuern. Bei einem Fehler im Motorsteuergerät oder Datenbus wird durch den Regler im Generator eine konstante Regulierspannung eingestellt. Durch eine verbesserte Steuerung der Drehmomentaufnahme kann der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden. (Achtung: Spannungen bis 15.5V sind kurzzeitig möglich) Das Energie-Management wird in der Regel von einem separaten Steuergerät übernommen. Die Steuerung des Generators wird jedoch meist vom Motor-Steuergerät gewährleistet. Betriebsphasen: - Verzögerung, Beschleunigung, Stabilisierter Zustand




Generator Aus- & Einbau

Ausbau

Batterie (n) abhängen

Durch die Deaktivierung der Fahrzeugelektrik wird die Kurzschlussgefahr reduziert.

1. Zündung abschalten. 2. Zündschlüssel abziehen und aus dem Fahrzeug entfernen. 3. mindestens 1-2 Min. warten (oder nach Herstellerangaben, Bedienungsanleitung beachten) 4. Batterie(n) lokalisieren 5. Minusklemme der Batterie (n) abklemmen 6. Spannungsfreiheit überprüfen

Hinweis Unbedingt Herstellerangaben beachten.

Antriebsriemen ausbauen

1. Riemenanordnung aufzeichnen, Laufrichtung kennzeichnen. 2. Spannrolle lösen/entspannen, Antriebsriemen entfernen.

Generator ausbauen

1. Elektrische Anschlüsse lösen. 2. Schrauben und Muttern entfernen. 3. Generator ausbauen.

Einbau

Generator einbauen

1. neuer/alter Generator vergleichen 2. Generator einbauen. 3. Verschraubungen mit Drehmoment festziehen.

Antriebsriemen einbauen

1. Antriebsriemen auflegen (Laufrichtung beachten) 2. Antriebsriemen spannen (Spannrolle festziehen)

Batterie(n) anschliessen

1. Zündschlüssel aus Fahrzeug entfernen (Türen können sich schliessen) 2. Batterieminus-Klemme anschliessen 3. Grundeinstellung der Scheibenheber kontrollieren bzw. durchführen. 4. Fehlerspeicher abfragen und löschen.




Generator ausmessen

Testgerät

Mit einem Belastungstestgerät können Stromabgabe, Spannungen und Spannungsabfälle geprüft werden. In diesen Testgeräten befindet sich ein Belastungswiderstand mit welchem die Batterie belastet werden kann.

Generatortest

Vorbereitende Arbeiten

Batteriezustand, Riemenzustand/-spannung, Kabel/Anschlüsse und Ladekontrolllampe prüfen.

Testgerät anschliessen

Mit den zwei kleinen Klemmen/Kabel können verschiedenen Spannungen gemessen werden. (z.B. Generatorspannung, Batteriespannung, Spannungsabfall)

Die Strommesszange direkt am B+ des Generators anschliessen. (Pfeilrichtung beachten, Messgerät eichen)

Die grossen Klemmen mit dem grossen Kabelquerschnitt, an die Batterie anschliessen. (rot an Plus und Schwarz an Minus)

Prüfvorgang

1. Drehzahl von Motor auf ca. 2000 1/min erhöhen. (ca. 60001/min Generatordrehzahl)

1. Regulierspannung prüfen. (ohne Belastung, Sollwerte liegen zwischen 13.5 – 15.5V)

2. Generatorspannung und Ladestrom prüfen - Dazu Anlage mittels Hebel/Drehknopf auf max. Strom gemäss Typschild belasten.

- Spannung am Generator sollte dabei nicht unter 13.5 - 14.0V sinken. - Die Batteriespannung sollte während der Belastung nicht unter 13.0V absinken.

3. Spannungsabfälle der Kabelverbindungen prüfen. (bei max. Ladestrom) - Die Spannungsabfälle in den Plus- und Minus Kabeln dürfen max. 0.5V pro Leitung betragen.

Wichtig:

Alle Messungen bei ca. 2000 1/min Motordrehzahl.

Batterie immer langsam und nicht zu lange belasten! (max. 10s)

Bei modernen Ladeanlagen muss der Generator z.T. mit dem Diagnosegerät auf max. Ladespannung gestellt werden.




Anschlussschema und Sollwerte

Messgerät Messung Sollwert

V1 Batteriespannung > 13.0 V

V2 Max. Generatorspannung (Regulierspannung) 14 – 15.5 V

Ladespannung (unter max. Belastung) >13.5 – 14.0 V

V3 Spannungsabfall Plusleitung < 0.5 V

V4 Spannungsabfall Minusleitung < 0.5 V

A1 max. Ladestrom gemäss Typschild

A2 Vorerregerstrom im mA-Bereich

R Verstellbarer Belastungswiderstand im Prüfgerät




Generatorbezeichnungen




Gleichrichtung Einweg-Gleichrichtung: A = Verlauf der Eingangsspannung, B = Verlauf der gleichgerichteten Verbraucherspannung Zweiweg-Gleichrichtung: A = Verlauf der Eingangsspannung B = Verlauf der gleichgerichteten Verbraucherspannung.

Innerhalb von 120° werden insgesamt 6 Sinuswellen von einem Klauenpolläufer mit 6 Polpaaren erzeugt.

Mithilfe einer Drehstrom Brückenschaltung werden die in den drei Wicklungen erzeugten Wechselspannungen mit sechs Leistungsdioden gleichgerichtet. Die positiven Halbwellen werden von den Plus-Dioden an der Plusseite durchgelassen, die negativen Halbwellen von den Minus-Dioden an der Minusseite und damit gleichgerichtet. Die Vollweggleichrichtung mit der Brückenschaltung bewirkt die Addition der positiven und negativen Hüllkurven (U+ & U–) dieser Halbwellen zu einer gleichgerichteten, leicht gewellten Generatorspannung. Der Gleichstrom, den der Generator bei elektrischer Belastung über die Klemmen B+ und B– an das Bordnetz abgibt, ist nicht ideal «glatt», sondern leicht gewellt. Diese Welligkeit wird durch die zum Generator parallel liegende Starterbatterie und durch Kondensatoren im Bordnetz (sofern vorhanden) geglättet. Diese Oberwelligkeit wird auch «Brumm -spannung» genannt. Sie tritt bei höherer Generatorlast stärker auf.




Generator Diagnose

Prüfarbeiten/Sichtkontrolle

sämtliche Kabel und Anschlüsse auf Korrosion und festen Sitz prüfen. Massekabel Karosserie/Motor nicht vergessen.

Batterieladezustand prüfen.

Bei Zündung ein muss die Ladekontrollleuchte leuchten.

Generator Kontroll-Lampe leuchtet nicht oder flackert

- Anschluss D+ am Generator lösen und Leitung auf Masse legen - Zündung einschalten 1. Generator Kontroll-Lampe leuchtet nicht - Leitungen nach Stromlaufplan prüfen, bzw. - Kontroll-Lampe im Schalttafeleinsatz prüfen

2. Kontroll-Lampe leuchtet - Zündung ausschalten, Regler ausbauen - Kohlebürsten prüfen - Kohlebürsten bzw. Regler ersetzen

Generator Kontroll-Lampe leuchtet bei laufendem Motor (schwach, hell)

Es liegt ein Defekt im Generator oder Regler vor. Generator ausmessen und mit Oszilloskop prüfen.

Oszilloskop

Das Oszilloskop wird direkt an Klemme B+ und Masse angeschlossen.

Gemessen wird bei ca.20001/min Motordrehzahl und Belastung. (z.B. Licht & Lüftung einschalten)

Dabei wird die Restwelligkeit der abgegebenen Gleichspannung ausgewertet. Anhand des Signalverlaufes können Fehler am Generator erkannt werden.

A = Gutbild B = Unterbrechung Erregerdiode C = Kurzschluss Erregerdiode D = Unterbrechung Plusdiode E = Kurzschluss Plusdiode F = Phasenfehler G = Unterbrechung Minusdiode H = Kurzschluss Minusdiode




Stromlaufplan (Beispiel Audi)

Legende

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Beispiel eines Prüfablaufs:

Notizen:

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