Hier der Vollständigkeit halber der Text des Foristen; ich habe ihn durch ein KI-Übersetzungstool laufen lassen. Achtung - ich habe die Übersetzung nicht auf Richtigkeit überprüft. Wer's ganau wissen will, muss sich den Originaltext in Englisch anschauen.
ZitatAlles anzeigenProbleme mit der ICCU der Hyundai E-GMP-Serie und deren Behebung
Die Geschichte begann damit, dass die ICCU meines Hyundai Ioniq 5 aus dem Mai 2022 am 6. Januar 2024 ausfiel. Es kam zu den üblichen Dramen, und am 24. Februar bekam ich mein Auto vom Händler zurück. Als EE wollte ich wissen, wo das Problem lag, und begann eine Untersuchung im XXX-Forum viewtopic.php?f=531&t=91515.
Ich bat die Leser, einige Daten zu ihren ICCU-Ausfällen mitzuteilen. Es folgten mehrere offizielle Software-Updates, darunter auch offizielle Rückrufe. Es schien, als sei die Ausfallrate nun gesunken, aber bei weitem nicht auf Null, wo sie bei einem solchen neuen Elektronikteil liegen sollte. Wir haben von Januar 2024 bis November 2025 fast 300 ICCU-Ausfälle gesammelt, die meisten davon aus Deutschland. Die Fahrgestellnummern waren völlig verstreut, ohne dass ein Muster erkennbar war. Bei jedem schwachen elektronischen Design würde man erwarten, dass sich die Ausfälle auf die schwächeren Chargen konzentrieren. Die Variabilität des Halbleiterprozesses, die die Spannungsbelastbarkeit bestimmt, liegt normalerweise bei etwa 30 %, aber in unseren Daten, die wie weißes Rauschen im Fahrgestellnummernmuster aussahen, war nichts zu erkennen. Es gibt nur sehr wenige Ausfälle bei 0 km oder frühzeitig, wobei der typische Ausfall bei höheren Kilometerständen im Bereich von 20.000 bis 40.000 km beginnt. Dies ist sehr untypisch für einen Ausfall aufgrund eines elektrischen Designs oder eines Prozesses, bei dem man eine hohe Ausfallrate (0 km) mit niedrigeren Ausfallraten bei mehr Fahrstunden oder Kilometern erwarten würde. Aus Neugierde kaufte ich defekte ICCUs, die offenbar nicht Mangelware waren, und zerlegte eine davon. Es handelt sich um einen flüssigkeitsgekühlten, versiegelten Aluminiumkasten mit 4 Leiterplatten darin. Zwei orangefarbene Stecker, der größere für Wechselstrom und der kleinere für den 800-V-Hochspannungs-Gleichstromanschluss. Ein dritter schwarzer Stecker wird an die 12-V-Fahrzeugumgebung mit CAN usw. angeschlossen. Der 12-V-Hochstromausgang (130 A) ist ein separater Bolzen. Die ICCU enthält das 11-kW-Wechselstrom-Bordladegerät und den 12-V-Niederspannungs-Gleichstrom, der die Funktion des Generators in einem Elektrofahrzeug ersetzt. Ein Teil des Wechselstrom-Ladegeräts kann für die V2L-Funktion (Vehicle to Load) rückwärts betrieben werden. Im Inneren der ICCU befinden sich 4 Leiterplatten, davon 3 im Hauptgehäuse. Die oberste enthält die CPU/DSP, die alle PWM-Steuersignale für alle SiC-MOSFET-Schalter außer dem 12-V-LVDC übernimmt, der von einem separaten LTC3752-2-Controller gesteuert wird. Der 12-V-LVDC ist ein Single-Switch-Forward-Design mit aktiver Klemmung. Alle Leiterplatten sind mechanisch gut konstruiert. Auch wenn die Platzierung der Entkopplungskondensatoren für das Wechselstrom-Ladegerät verbesserungswürdig ist, gibt es keinen offensichtlichen Grund, warum die ICCU ausfallen sollte. Insbesondere der Strompfad des 12-V-LVDC, der die höchste Ausfallrate aufweist (man bleibt ohne 12-V-Ladegerät liegen, wodurch die 12-V-Batterie innerhalb weniger Minuten am Straßenrand leer wird), hat ein gutes Layout mit kompakten Schleifen für den geschalteten Strom.
Jetzt, im dritten Jahr in Deutschland, hat sich ein Bild herauskristallisiert, dass die Ausfallrate im Winter gut doppelt so hoch ist wie im Sommer. Warum also ist eine auf den ersten Blick versiegelte Aluminiumbox mit wasserdichten Anschlüssen anfälliger für Witterungseinflüsse als ein Frosch auf einer Leiter in einem Glas?
Die Entlüftungsöffnung der Aluminiumbox ist die einzige Verbindung zur Außenwelt. Die Entlüftungsöffnung verfügt über eine ePTFE-Membran, ähnlich wie bei modernen Regenmänteln, die das Eindringen von Tropfen oder Wasser verhindert. Was sie nicht blockiert, sind gasförmige Dämpfe wie Luftfeuchtigkeit.
Die internen Hochspannungs-Siliziumkarbid-MOSFETs (SiC) haben ein Gehäuse der frühen Generation TO247, wobei der Hochspannungsknoten (Drain) mit dem mittleren Pin und dem hinteren Kühlkörperpad verbunden ist. Die unterste Leiterplatte verfügt über alle 28 TO247. Die meisten haben einen gefrästen Einschnitt in der Leiterplatte zwischen dem mittleren Pin Drain und den Source- und Gate-Pins auf beiden Seiten und müssen einer Isolation von 800 V standhalten. Das hintere Paddel, das mit dem Hochspannungs-Drain verbunden ist, ist mit einem Silikonpad von der Aluminium-Rückplatte isoliert und mit einer Schraube in dieser Rückplatte befestigt. Der Isolationsluftspalt beträgt etwa 2,4 mm zwischen den Pins, aber nur 1,9 mm zur Schraube.
Kann Kondensation das Problem sein? Jeder Tropfen, der sich an der falschen Stelle bildet, besiegelt das Schicksal des betroffenen MOSFET oder seines komplementären Halbbrückenpartners. Bei 800 V dauert ein Kurzschluss 5 Mikrosekunden, um diese SiC-Leistungs-MOSFETs zu beschädigen.
Der 12-V-LVDC weist die höchste Ausfallrate auf, besteht jedoch nur aus zwei Hochspannungs-MOSFETs, einem SCT20N170 (20 A Spitze, 1700 V Nenn-Drain-Source-Spannung) für den Hauptschalter und einem SCT1000N170 (1 A, 1700 V) für die aktive Klemme. Beide müssen mit einer rechteckigen Spannung von 1000 V bei einer Schaltfrequenz von etwa 300 kHz betrieben werden. Dank ADI, das weiterhin den LTSpice-Simulator mit einem LTC3752-2-Modell anbietet, konnte ich den 12-V-LVDC-Wandler simulieren. Es stellte sich heraus, dass die Wärmeabgabe/der Verlust des SiC-Hauptschalters selbst bei voller Nennleistung von 130 A bei 12 V Ausgangsstrom gering ist und im Bereich von 10 W liegt. Dieser MOSFET erwärmt sich selbst bei voller Leistung nicht stark. Er ist jedoch am nächsten an der Flüssigkeitskühlleitung angebracht.
Ein OBD-Diagnosetool eines Drittanbieters namens Carscanner, das über USB mit Mobiltelefonen verbunden wird, ermöglicht das Auslesen mehrerer Parameter der in Betrieb befindlichen ICCU. Dazu gehören Stromstärken, Spannungen und vor allem drei ICCU-Temperaturen.
Wenn also Kondensation das Problem ist, wie kann dann Feuchtigkeit in das versiegelte Gehäuse mit nur einer einzigen Entlüftungsöffnung eindringen?
Auffällig ist, dass die meisten Komponenten und alle Leiterplatten im Inneren der ICCU konform beschichtet sind. Dabei handelt es sich um eine dicke Farbe, die verwendet wird, um Bauteilpins, Pads und Leiterbahnen vor Kurzschlüssen aufgrund von Kondensation zu schützen. Die Konstrukteure haben die Leiterplatte für Kondensation vorbereitet, auch wenn die Hochspannungs-Leistungsbauteile durch den ersten Wassertropfen an der falschen Stelle zerstört werden. Diese Montage ist eine Technik, die in luftgekühlter Leistungselektronik verwendet wird, wo die Verlustleistung und der Wärmeanstieg der Leistungsbauteile diese trocken halten, da ihre lokale Temperatur weit über dem Taupunkt liegt, bei dem Tropfen entstehen könnten.
Hier haben wir jedoch eine wassergekühlte Umgebung für die Leistungskomponenten, die so ausgelegt ist, dass sie weit über die Wärmeabgabe der ICCU allein (1 kW) hinaus kühlt, da sowohl die Fahrmotoren als auch ihre Leistungselektronik (die ebenfalls SiC-Module enthält) in Reihe geschaltet sind. Erschwerend kommt hinzu, dass die ICCU die erste Einheit in der Kühlkette nach dem Kühler oder dem Kühlaggregat ist, je nachdem, in welchem Zustand sich das Wärmemanagement des Fahrzeugs befindet.
Fortsetzung der Übersetzung in meinem nächste Beitrag.
