Hallo Leute, ich habe da mal eine Frage, die ich mir mit bloßem Lesen von Datenblättern nicht lösen kann. Ein Auto ist ja generell recht hohen Temperaturen ausgesetzt. Ich habe dieses Jahr 72°C auf meinem Amaturen (Nahe Navi-Display) im schwarzen Golf gemessen. Im Motorraum wird es vermutlich ähnlich gewesen sein, plus die Abwärme des Antriebs, Abgas,... Wenn ich jetzt aber typische Datenblätter von Bauteilen ansehe, dann sagen sie, das diese z.B. eine MTBF @100-125°C von kleiner 1000h haben. Aber speziell die ganzen Steuergeräte unter der Haube nahe des Motors haben diese Temperaturen ja nahezu permanent. - und auch wenn es gefühlt immer öfter zu Elektronikproblemen im Auto kommt, kann ich diese Werte nicht glauben. Vielleicht kein gutes Beispiel, aber dies war meine Herleitung: Ausgangssituation: Stadtauto (Sommer) im Durchschnitt 42km/h (das sagt mein Boardcomputer nach ~3Jahren und 22tkm im Golf) 1000h / 24h ist knapp 41,7 Tage x 42km/h sind noch unter 2000km Gesamtstrecke! Ab eben dieser Zahl müsste das Auto extrem unter "Ausfallerscheinungen" gelitten haben. - Tat es aber bis jetzt noch nicht! Mein Golf nähert sich jetzt rechnerisch gut der 13 fachen MTBF Überschreitung und müsste meiner (schlechten) Herleitung zufolge schon ordentlich bis komplette Ausfälle erlitten haben. - Hat es aber nicht! Ich kann mir auch nicht vorstellen, das diese Gerätschaften um dutzende ganzzahlige Faktoren Überdimensioniert sind. Also es geht mir nicht um diese ganzen Komfortsysteme sondern wirklich um die Steuergeräte (Ventile, Abgasmessung, Motormanagement, ...) die permanent hohen Temperaturen ausgesetzt sind. - Wie berechnet man deren Halbwertszeit bis zum Ausfall realistischer, als meine jetzige Herleitung?
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Wenn man nicht gerade Opel heisst, baut man die Steuergeräte eben nicht direkt an den Motor mit 90°C, sondern an kühlere Plätze mit niedrigeren Temperaturen. Mein kleiner Micra z.B. hat das Steuergerät gar nicht im Motorraum, sondern im Innenraum unter der Mittelkonsole. Die Herrschaften bei Opel hingegen haben das Steuergerät direkt an die Stirnseite des Motors geschraubt, was zur Folge hat, das es ab und zu wg. thermischer Probleme aussteigt und auch schön durchgerüttelt wird: https://www.youtube.com./watch?v=UkDDOSrbY98 Du kannst aber sonst eher mit Temperaturen unter 70°C rechnen, wenn die Konstrukteure auch nur ein bisschen nachgedacht haben.
Und Du hast wirklich Datenblätter von den Bauteilen in den Motorsteuergeräten angeschaut und nicht irgendwas anderes? MTBF muss auch nicht Totalausfall bedeuten, kann auch einfach kurzzeitige Fehlfunktion bedeuten - was über Redundanz / Fehlerkorrektur o.ä. lösbar wäre. Bzw. bei sicherheitskritischen Systemen muss sowas generell vorhanden sein. Fragender schrieb: > Aber speziell die ganzen Steuergeräte unter der Haube nahe des Motors > haben diese Temperaturen ja nahezu permanent. Das Kühlwasser in meinen PKWs hatte typischerweise so um die 90°C. Und der Motorraum hat ja auch Luftkühlung. Dein Amaturenbrett ist ein Treibhaus wegen Glas, der Motorraum ist offen. Also hast Du mal gemessen wie warm es an den Steuergeräten tatsächlich wird? Mit Fahrtwind+Kühlung?
Übrigens gibts sogar eine passende Kategorie im Forum: https://www.mikrocontroller.net/forum/fahrzeugelektronik
Fragender schrieb: > Wenn ich jetzt aber typische Datenblätter von Bauteilen ansehe, dann > sagen sie, das diese z.B. eine MTBF @100-125°C von kleiner 1000h haben. Dann sind diese "typischen" Datenblätter wohl kaum von Bauteilen aus dem Automotive Sektor. Matthias S. schrieb: > Du kannst aber sonst eher mit Temperaturen unter 70°C rechnen Woher hast Du diese Weisheit? Das Fahrzeug fährt und funktioniert nicht nur unter (kalt-)gemäßigten Bedingungen in (Mittel-)Europa, sondern ebenso in Arizona, Libyen oder auf der arabischen Halbinsel etc.
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Fragender schrieb: > Ich habe > dieses Jahr 72°C auf meinem Amaturen (Nahe Navi-Display) im schwarzen > Golf gemessen. Oberflächentemperatur einer dunklen Fläche, auf die die Sonne draufknallt? Oder Lufttemperatur im Raum dahinter, wo die Elektronik tatsächlich sitzt?
Fragender schrieb: > 1000h / 24h ist knapp 41,7 Tage aha du fährst also 24h / Tag mit Vollgas ohne Pause durch die Stadt? Ich rechne anders. Wenn ein Auto ca 200 000 km hält und mit ca 60 km/h durchschnittlich fährt dann sind es ca 3000 Betriebsstunden die die Steuergeräte an sind. Die hohen Temperaturen machen dabei (Sommer/Winter/Fahrt durch die Wüste) nur einen geringen Teil der Betriebsstunden aus. Und 10 Grad niedrigere Temperatur ergibt ca eine Verdoppelung der Betriebsstunden. Gruß Anja
Nun. schrieb: > Das Kühlwasser in meinen PKWs hatte typischerweise so um die 90°C. > Und der Motorraum hat ja auch Luftkühlung. Das stimmt auf der Autobahn, zählt aber bei längerem Stopp + Go überhaupt nicht. Bei heftiger Hitze und längerem Stopp + Go wird es im Motorraum brutal heiß, dagegen ist der nicht klimatisierten Innenraum ein Kühlschrank. Habe hier bei großer Hitze reproduzierbare Probleme mit dem ABS (Hochdruckpumpe schaltet nicht mehr ab, krepiert nach paar Minuten), den ABS-Block kann man im Fehlerfall höchstens 1 sec. anfassen. Alles im Motorraum kann man nicht mehr anfassen. Selbst die Batterie kocht. Meine Lösung: 10 Liter Wasser mitführen und im Fehlerfall langsam über den ABS-Block gießen. Paar min. warten, geht wieder. VW meint dazu: Alles erneuern incl. Steuergerät, soll dann schlappe 3.500 Euro kosten. Da kommt Freude auf. Das Auto (sonst in Topp Zustand) kann dank diesem elenden ABS auf den Schrott.
Anja schrieb: > Fragender schrieb: >> 1000h / 24h ist knapp 41,7 Tage > > aha du fährst also 24h / Tag mit Vollgas ohne Pause durch die Stadt? > > Ich rechne anders. Genau, hinzukommt die aktive Kühlung durch den Fahrtwind, Lüfter. Und da die Lagertemperatur i.d.R. höher ist als die Betriebstemperatur ist mit Gomponentenabschaltung weil zu heiss schon viel getan um der erzwungen Turbo-alterung entgegen zu wirken.
Nun. schrieb: > Das Kühlwasser in meinen PKWs hatte typischerweise so um die 90°C. Nachtrag: Das wird bei Stopp + Go auch nicht passen, eher 100°C oder darüber. Zudem wird einem bei modernen PKWs ein konstanter Wert angezeigt, die wahre Kühlwassertemperatur hat den Nutzer nicht zu interessieren.
Anja schrieb: > Ich rechne anders. > Wenn ein Auto ca 200 000 km hält und mit ca 60 km/h durchschnittlich > fährt dann sind es ca 3000 Betriebsstunden die die Steuergeräte an sind. Vom Prinzip her richtig. Die projektierte Lebensdauer ist typischerweise einiges mehr als 200.000km. Dazu kommt, daß es Märkte gibt wo die Durchschnittsgeschwindigkeit deutlichst unter der 60 km/h Marke liegt (z.B. in Großstädten Chinas). Von daher kann man schon ein paar mehr Stunden annehmen. Sobald allerdings elektrisches Laden mit ins Spiel kommt, gehen die Betriebsstunden tatsächlich durch die Decke, zumindest für die am Laden direkt und indirekt beteiligten Steuergeräte. Üblicherweise ist dabei die thermische Belastung der Komponenten jedoch nicht so hoch. Anja schrieb: > Die hohen Temperaturen machen dabei (Sommer/Winter/Fahrt durch die > Wüste) nur einen geringen Teil der Betriebsstunden aus. Und 10 Grad > niedrigere Temperatur ergibt ca eine Verdoppelung der Betriebsstunden. Arrhenius läßt grüßen :-)
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Bert H. schrieb: > VW meint dazu: Alles erneuern incl. Steuergerät, soll dann schlappe > 3.500 Euro kosten. Da kommt Freude auf. Das Auto (sonst in Topp Zustand) > kann dank diesem elenden ABS auf den Schrott. Verrätst Du uns auch, welcher (V)auweh das ist? Ich würde vermuten dass das ABS Problem eher ein Symptom als die Ursache ist.
N. A. schrieb: >> Du kannst aber sonst eher mit Temperaturen unter 70°C rechnen > > Woher hast Du diese Weisheit? Das Fahrzeug fährt und funktioniert nicht > nur unter (kalt-)gemäßigten Bedingungen in (Mittel-)Europa, sondern > ebenso in Arizona, Libyen oder auf der arabischen Halbinsel etc. Auch da sinds unter 70°C Lufttemperatur. Ausserdem hatte ich den TE angesprochen, der anscheinend nicht so oft in Lybien fährt.
Fragender schrieb: > Vielleicht kein gutes Beispiel, aber dies war meine Herleitung: > Ausgangssituation: Stadtauto (Sommer) im Durchschnitt 42km/h (das sagt > mein Boardcomputer nach ~3Jahren und 22tkm im Golf) > 1000h / 24h ist knapp 41,7 Tage x 42km/h sind noch unter 2000km > Gesamtstrecke! Deine Rechnung ist falsch. Auf deine 1000h kommst du bei 42000km (mit durchschnittlich 42km/h). Den Rest haben Vorredner auch schon erklärt - üblicherweise sitzen die Steuergeräte nicht unbedingt am Motor und sehen die volle Temperatur. Auch sind die 1000h dann nicht immer im Worst-Case Szenario, also der maximalen Temperatur. Weniger Temperatur = deutlich mehr Lebensdauer.
Ein weiterer Punkt: Es gibt nicht "die automotive" Bauteile. Je nach Einbauort werden Bauteile mit unterschiedlicher zulässiger Betriebstemperatur eingesetzt. Für Elektronik im/am Motor rechnet man üblicherweise mit Umgebungstemperaturen von typisch bis zu -40°C ... +150°C. Der Prozessor wird dann vielleicht nochmal 25K wärmer und muss für eine Siliziumtemperatur von 175°C ausgelegt sein. Diese Maximaltemperatur ist aber nur die halbe Wahrheit. Für die Lebensdauerauslegung gibt der OEM ein "Mission Temperature Profile" vor. In dem Profil steht wie lange bei welcher Dauer. Für Verbrenner sind das üblicherweise 8000h Betriebsstunden über 15-17 Jahre. Die Betriebsstunden verteilen sich Prozentual über den gesamten Bereich. Ein fiktives Beispiel: 1% bei -40 ..-20°C (Kaltstart an der mongolischen Grenze) (...) 70% bei 100°C (Schwerpunkt des Profils) und vielleicht 2% bei 150°C (Fahren mit Anhänger im Sommer durchs Gebirge). Weil man das Profil vor der Entwicklung eines neuen Autos nicht kennt nimmt man ein Standardprofil, oder das vom Vorgänger (Risiko!). Der Bauteillieferant kennt (hoffentlich) seine Alterungsbeständigkeit und deren Temperaturabhängigkeit (Aktivierungsenergie) und kann dieses Profil mit einem - oben schon erwähntem - Arrhenius-Modell auf eine Vergleichstemperatur von z.B. 175°C und Vergleichsdauer (967h) umrechnen. Der Bauteillieferant hat bei seiner Entwicklung zu dem Zeitpunkt bereits ein fertiges Bauteil qualifiziert mit z.B. 1000h@175°C und kann damit zusagen, dass das Bauteil für dieses Projekt gerade noch einsetzbar ist (96% der Lebensdauer wird verbraucht). Um ein Beispiel zu nennen, wo sich diese Gedankengänge direkt im Bauteil-Datenblatt wiedererkennen lassen: Ein recht widerstandsfähiges Bauteil ist ein Drehzahlsensor für Raddrehzahlen, der sein Leben neben einer glühenden Bremsscheibe fristet, der z.B. TLE4942 Maximale Siliziumtemperatur 190°C für 4h, aber bereits 2500h bei 160°C. Infineon schreib explizit "non additive" im Kommentar rein und meint damit, dass nach 4h@190°C die zugesagte Lebensdauer verbraucht ist. Die temperaturbedingte Alterung lässt sich bei der Lebensdauerauslegung verhältnismäßig leicht berechnen (Arrhenius Modelle). Eine Stufe schwieriger sind Bauteilermüdung bedingt durch Temperaturwechsel der Umgebung, bzw. in der Baugruppe selbst (Coffin-Manson Modelle). Dann gibt es noch unzählige andere Alterungsmechanismen. (Hydrolyse, Korrosion, Quellen, Elektromigration, Contact Fretting, ...)
Und wer keine Lust mehr auf das Ständige Teiletauschen hat, nimmt für die Stadt einfach ein E-Auto, da wird man dann im Sommer nicht auch noch vom Abgassystem durchgegrillt, und lässt den Verbrenner nur auf die Autobahn oder Landstraße. Bei mir funktioniert das im Moment ganz gut mein erstes E-Auto für die Stadt gebraucht, 2 Jährig mit 10000km gekauft hat jetzt 110000km auf dem Buckel, eine Satz Bremsbeläge zu spät bekommen, so das auch die Scheiben neu mussten, eine Inspektion habe ich machen lassen für 90€ alle anderen nicht gemacht, außerplan zwei kleine Teile für 110€ und 120€ Sonst Reifen Leuchtmittel und Scheibenwischer, und sehr geringe Treibstoffkosten. Der Strom den es nicht umsonst gab, hat für beide E-Autos im letzten Quartal 44,50€ + 26,80€ auf den beiden Ladekarten gekostet. Der aktuelle Diesel hat neu über 50k€ gekostet, der gebrauchte Elektrowagen 10k€ + 3,5k€ für den zweiten, der Mercedes kostet jährlich 400€ für die Wartung mit Ölwechsel und 75€ für ein mal Tanken - sprich 1200km. Der Autoindustrie machen die Dinger sicher wenig Spaß, was man auch auch über Jahre an den riesigen Mengen an Märchenstunden über E-Autos gesehen hat. So langsam mit 5% E-Autos auf der Straße wandelt sich das Bild trotz der extremen Lieferzeit. Auf meinen E-UP warte ich jetzt schon 10 Monate. mfG Michael
Michael_Ohl schrieb: > wer keine Lust mehr auf das Ständige Teiletauschen hat, nimmt für > die Stadt einfach ein E-Auto Glaubst Du, dass ein E-Auto weniger temperaturanfällige und/oder elekrische/elektronische Bauteile an Bord hat? :-) Genau um diese geht es hier aber. Ich habe in vielen Jahrzehnten allerhand technische Bereiche aufstreben und auch sterben gesehen. In DE oft mit hohen Ansprüchen oft auch schon lange vor meiner Zeit gestartet, aber auch da noch hervorragende Technik abgeliefert, aber ebenso im Ausland. Und irgendwann begann eben der Preiskampf gegen Asien und es musste eingespart werden, was machbar war, oft aber auch mehr und damit zuviel. E-Mobile stehen immer noch am Anfang und werden von Investoren, Unternehmen und staatlich gefördert bis zum geht nicht mehr, damit sie verkäuflich sind. Und dennoch gehören auch dort elektrische und eletronische Ausfälle zu einer gewissen Normalität. Fallen dort die Subventionen weg, werden auch dort die Spardosen auf Höchstlast gestellt.
Tesla hat es geschafft, das beim Model S regelmäßig der große Bildschirm defekt ist durch excessives schreiben im Flash mit sinnlosen Logfiles. VW hat den ersten E-UPs lag ein ICCB bei, das bei wärme gestorben ist, der Smart mit dem 22kW ladet hatte eine Fehlkonstruktion von Brusa an Bord und Renault hat beim Fluence ZE die Batterie in den Kofferraum gestellt wodurch sie extrem an Lebensdauer aufgrund der extremen Temperaturen im Hochsommer gealtert ist. Sonst sind Ausfälle eher gering, es ist praktisch keine Abwärme des Antriebs vorhanden. Mein Kangoo ZE hat 44kW Dauerleistung und Motor und Umrichter kommen an 90% Wirkungsgrad also haben wir bei Volllast 4kW Abwärme durch einen Kühler der im Diesel 75kW wegkühlen kann, selbst im Hochsommer gibt es nichts unter der Haube, was man nicht anfassen kann. Auch meine Starter Bleibatterie ist jetzt im 8ten Jahr bei 75% noch brauchbar. Selbst wenn man eine Stunde im Motorraum gebastelt hat kann man sich mit einem Stück Seife die Hände waschen und braucht keine Handwaschpaste um sauber zu werden. Sicher sind die 2012 Kangoo ZE aus Kostensicht eine Katastrophe weil selbst beim Listenpreis noch Verlust erwirtschaftet wurde, denn die Batteriepreise lagen bei 11000€ für Brutto 22kWh und Conti hat auch richtig hingelangt für den 100kW Wassergekühlten Motor und die Wassergekühlte Leistungselektronik und Anfängerfehler wie statische Ladungen auf dem Rotor die die Lager erodiert haben gab es auch hier, aber neben fehlendem Ölwechsel gibt ja noch eine Menge Dinge die bei der Wartung wegfallen. Elektronik gehört ja bei keinem Auto so richtig zum Wartungsplan, aber Mechatroniker können ja in der Regel entgegen ihrem Namen auch keine Steuergeräte reparieren. Ich fahre im Moment die Autos Nummer 24, 25 und 26. Mein erster war ein Käfer dessen kompliziertestes Elektronikteil das Blaupunkt Düsseldorf Radio war das wir Werksangehörigen damals günstig aus dem Werksverkauf bekamen. Steuergeräte kannte der Käfer nicht. Mein zweiter war ein ebenso uralter VW411LE der hatte schon einen Analogrechner von Bosch die k-Jettronik verbaut. Außer dem Opel Rekord 1900 danach hatten wohl alle Autos irgend welche Steuergeräte, aber ausgefallen ist mir noch keines in den 2,5 Millionen Kilometern die ich in den letzten 40Jahren gefahren bin. So schlecht scheinen die gar nicht zu sein. Im Hyundai meiner Frau war mal Wasser am Stecker eines Steuergerätes und die Kiste ging nicht an. Nach einer halben Stunde suchen habe ich den Stecker voll Grünspan gefunden gereinigt und wieder zusammengebaut. das Auto ist damit dann weitere 30000km gefahren. mfG michael
>> 1000h / 24h ist knapp 41,7 Tage Wow, richtig volle Tropen, in der Wueste, ohne Schatten, und mit senkrechter Mitternachtssonne. Eigentlich immer senkrechter Sonneneinfall. Zudem steht ein Auto ja noch oft, auch ueber Mittag. Lager temperatur is etwas anderes wie Betriebstemperatur. Beim Lagern gibt's keine Eigenerwaermung. > Abgase... Ich wuerde Abgase unter dem Dashboard nicht so cool finden.
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