Geräuschentwicklung durch Motorlager-Schaden

Hallo,

gibt es hier Erfahrungen oder Berichte bzgl. Motortausch wegen plötzlicher Geräuschentwicklung?
In anderen Foren ist das hin und wieder zu lesen, zuletzt vermehrt durch die zunehmende Anzahl von fahrenden Model S. :slight_smile:

Meiner Einschätzung nach könnte es sich um durch hochfrequente Lagerströme verursachten Verschleiß handeln.
Dieses Phänomen kenne ich aus der Windenergie, wo seit Jahren großer Aufwand getrieben wird, um die Generatorlager vor teuren Frühausfällen zu bewahren. Die Topologie in den Windturbinen ähnelt der im Model S sehr, nur die Leistung und die Richtung der Energieumwandlung unterscheiden sich.

Ursache sind die immer schneller und damit effizienter schaltenden IGBT Transistoren, deren steile Schaltflanken diese zerstörerischen hochfrequenten Störströme (bis in den MHz-Bereich) ungewollt erzeugen. Diese Störströme vagabundieren dann in der Anlage und äussern sich u.a. in den zu früh auftretenden Lagerschäden. Es entstehen im Lager derart hohe Spannungen, die den Ölfilm durchschlagen können und über die geerdete Achse als gepulster HF-Lagerstrom gemessen werden können. Eine Art Funkenerosion also. Wenn das einmal angefangen hat, geht das Lager schnell über den Jordan und das hört man vorab.

Es gibt m.E. nur zwei Abhilfen: a) teure aber auch laute Hybrid- oder Keramiklager oder besser b) über die Inverterzuleitungen zum Motor gesteckte Ringkerne, die die Störströme dämpfen. Letztere kann man relativ kostengünstig nachrüsten.

magnetec.de/de/produkte-aus- … uer-kerne/

Davon habe ich bei E-Autos noch nie gehört, frage mal bei Siemens und Linde (Gabelstapler) nach solchen Schäden.

Die geschilderte Problematik stellt sich offenbar erst ab einer gewissen Leistungsklasse ein, sagen wir oberhalb 100kW. Vorher sind die Lagerströme zu gering, um im Lager ausreichende Spannung bzw. Feldstärke zum Durchschlagen des Ölfilms aufzubauen. Kommt es nicht zum Durchschlag - wobei Material aus der Lageroberfläche abgetragen wird - passiert offensichtlich nichts oder nur selten etwas.

Ich meine irgendwo gelesen zu haben dass tatsächlich Hybridlager eingesetzt werden. Konnte aber keine zuverlässige Quelle finden. Hat hier vielleicht jemand schon mal einen Tesla Elektromotor in zerlegtem Zustand gesehen? Würde mich sowieso interessieren was für Lager genau eingesetzt werden, zumal sie ja 16000umin aushalten müssen.

hier steht was von Hybridlagern:

skf.com/group/news-and-media … mance.html

Ok - das ist eine eindeutige Aussage, wonach das Problem bei Tesla tatsächlich mit Keramiklagern gelöst wurde. Trotzdem gibts offenbar Ausfälle. danke für den Hinweis, Mittelhesse.

Da steht "energieeffiziente Rillenkugellager und das geringe Gewicht Hybrid (Keramik) Lager), wobei deine Annahme auch möglich sein kann.

Das ist in der normalen, industriellen Antriebstechnik eigentlich seit 20 Jahren nichts neues, um diesen Effekt zu vermeiden werden ab 75 kW bei Motoren am Umrichter ein isoliertes B-Lager verwendet, Keramiklager sind das nicht, die verwendet man für extrem hohe Drehzahlen.
Die Ringkerne sind zur Unterdrückung von EMV Strahlung bei nicht geschirmten Leitungen.

Bei einem Eauto hängt es von dem generellen Aufbau ab, ich glaube nicht, das die Metallteile des Autos auf das Null bzw. - Potential des Zwischenkreises gelegt sind :wink:

Bei meinem Roadster war nach 160.000 km das A-Lager des Motors defekt, aber nicht durch Lagerströme, sonder durch „normalen“ Verschleiß, dort sind definitiv keine Keramiklager verbaut.

Edit : Meine Motorlager waren auch keine SKF Lager, wobei es heute eher darauf ankommt, wo die gefertigt werden. Bei meinem AG waren schon mal Lager eines Markenherstellers mit "finshed in Romania " gesperrt, Lagerbestände wurden auf Kosten des Herstellers fachgerecht entsorgt… :wink:

Die Hybridlager und vermutlich auch die isolierten B-Lager verhindern lediglich den unerwünschten und u.U. zerstörerischen Stromfluss der durch die niedrigen Taktfrequenzen der Umrichter hervorgerufen wird. Die angesprochenen, bis in den MHz Bereich hoch auftretenden Störströme rühren von der Transienten der Schaltflanken der IGBTs. In diesem Frequenzbereich verhält sich die Keramik(schicht) kapazitiv, d.h. HF-Ströme können fließen - auch wenn das Lager galvanisch, also DC-mäßig isoliert ist. Das kann den Verschleiß beschleunigen.

In Windkraftanlagen, wo teilweise um mehrere MW (z.Zt. standardmäßig 3 MW, später bis zu 9 MW pro Anlage) umgewandelt werden, kommen Ringkerne seit Jahren in großem Stil zum Schutz der Generatorlager oder Getriebelager (wenn vorhanden) zum Einsatz. Die Kerne wirken hier wie eine Einleiter-Gleichtaktdrossel. Meist werden 3-5 kg-schwere Kerne hintereinander geschaltet und zwar gemeinsam über alle drei Phasen der Verbindung von Generator und Inverter. Dadurch können die zerstörerischen Lagerströme deutlich reduziert bis ganz eliminiert werden.

Ja, bekomme mittlerweile die dritte Drive Unit (DU) bzw. diesmal ggf. nur Lagertausch. Auch „Andy“ schreibt, er würde bald seine dritte DU bekommen (UPDATE: gerade gefunden: hat bekommen auch er hatte einen Sirrton ähnlich wie unten beschrieben - aber nur bis 50 km/h).

Im Thread zu meinem Model S hier im Forum
viewtopic.php?f=56&t=1503&p=37289#p37289
lässt sich alles dazu nachlesen (hatte schon bei Auslieferung eine DU die sich ab 130 anhörte wie ein Verbrenner…).
Und mittlerweile (am Ende von DU zwei) auch noch einen 10-12 kHz Fiepton bei konstant 110 km/h dazu.

Cheers

Frank

Das hört sich nicht gut an.

Am Anfang hatte ich ab 130km/h ein unangenehm lautes Brummen das sich aber ab 180km/h etwas abschwächte.
In Absprache mit SC München haben wir erst mal nichts gemacht, da ich auf Langstrecke kaum schneller als 120km/h fahre.

Ud siehe da, nach 58tsd km hat sich die Sache wesentlich verbessert, das Getriebe scheint sich eingelaufen zu haben und die Resonanzfrequenzen kommen nur noch zwischen 130-140km/h kräftiger durch, aber gerade noch erträglich.

Habe allerdings gut vernehmbares Halbleiterzwitschen in fast allen Fahrbereichen.

lg

Eberhard

seekingalpha.com/article/2225563 … -for-tesla vielleicht loggt sich jemand ein und postet den ganzen artikel ja? danke!

Voila:

Increasing Hum Poses Problems For Tesla
May 19 2014, 17:14 | by Frank Greenhalgh | about: TSLA
Summary

A problem is occurring on some Model S cars regarding a „hum at 65-75 mph.“
Tesla’s responses have varied from calling it normal to changing the motor and inverter, sometimes to a „refurbished unit.“
Tesla so far is on its third „fix“ for this problem, and it is still occurring on some new cars.
The problems are listed with descriptions on a Tesla website. Google „65-75 mph Hum.“
teslamotors.com/forum/forums … spond-here
After reviewing the descriptions of the problem, it seems that Tesla has the age-old problem of „Closing the Loop.“
The Advantage of the EV

Although Tesla (TSLA) owners like to brag about saving money on gas, the reality of the Model S that makes it exceptional is its acceleration and regenerative braking. The ability of the car to instantly jump when you hit the accelerator pedal and the ease of driving with regenerative braking is what the drivers love. In order for this to happen, full available power must be applied to the drive inverter instantly. The acceleration occurs and as you reach your new desired speed, the inverter output is adjusted to maintain the new speed and you go on your way.

The Problem: On some cars, however, as your speed levels out, you hear a hum as if there is a truck passing you. This hum remains as you drive in the 65-85 mph range. Owners have reported it starting as low as 44 mph. It seems to come with age.

The Answer: The answer is probably the one engineers call „Closing the Loop,“ and on the Model S, this might be the problem.

What is the Loop?

The Loop, or feedback loop, is the means of maintaining a device’s output by comparing it to a known reference and keeping it at a desired output based on this reference. If the loop speed is too fast, it can overshoot, and then undershoot when trying to recover, causing an oscillation.

In an Internal Combustion Engine (ICE) vehicle, when you step on the gas there is a delay before the ICE can accelerate. The car accelerates from 55-65 mph; at 65, you back off the gas and maintain a steady 65. In this case, you closed the loop when you backed slowly off the gas; your feedback reference was provided by the speedometer and your foot action.

Suppose Tesla did the same thing. You hit the accelerator, and suddenly, you are at 70 mph before you can take your foot off. You take your foot off and you drop to 60; foot back on - bingo, back to 68 - you keep bouncing or oscillating. Tesla realizes this problem and adjusts the response time of the inverter to correct for it, yet it wants to maintain the „instant acceleration“ thrill, so it still tries to keep it as fast as possible. It probably does this by closing the loop itself based on the position of the accelerator pedal. As an example, if the accelerator pedal produced a voltage that would vary between 0 and 10 volts and the speedometer provided a voltage of 0-10 volts corresponding to 0-100 mph, a control circuit to the inverter could maintain any speed depending upon the accelerator pedal’s position.

Loop Description:

The accelerator pedal is pressed down to a 60 mph level, the inverter turns on full power, the three phase induction motor roars to life, and as the car approaches 60 mph, the inverter output backs off and the car settles at a steady 60 mph.

What happens after tens of thousand of miles and the bearings are a bit tight slowing the ability of the motor’s response, just enough that the error signal overreacts and the speed overshoots slightly. It then begins a slow speed oscillation at a low frequency, which creates a hum.

This description is my own guess based upon reading the tales of woe on the Tesla 65-75 mph hum problems and spending a lifetime stabilizing power circuits with bode plots.

Conclusion: Closing the loop in a complete electronic circuit is relatively easy to do because the component values never change. When you add a three-phase inverter and induction motor and a 5000 lb. car to the loop, response times will vary with age and torque settings, etc. If what is described is the case, Tesla will probably have to slow the response time in future designs. If the problem requires changing bearings or motor mounts, Tesla might face another recall on all its cars, as the hum problem seems to come with age and miles driven. This problem could also haunt the Model X with four-wheel drive.

Die Konsequenz von Tesla wird dann eine geänderte Software zur Motoransteuerung sein :wink:

Only if it’s broken already… :astonished:

If all that you’ve got is a hammer, every problem looks like a nail. :unamused:

Würde daraus nicht folgen, dass, zumindest bei starker Beschleunigung, das Brummen wegfallen müßte, da der Regelkreis solange offen ist? Bin kein Techniker.

Hätte mich nicht jemand davor warnen können diesen Schwachsinn aus seeking alpha zu lesen ? :unamused:

(Hinweis an die nicht Genauleser : huma591 hat den Artikel nur rein gestellt und ist nicht der Autor dieses Artikels, deswegen beim „zitieren“ aufpassen, ich habe gerade noch rechtzeitig die Kurve gekriegt :wink:

seit heute weiss es jeder. ich finde die öffentlichkeitsarbeit gut, so bleiben interessenten wie ich definitiv am ball!!! deraktionaer.de/aktie/tesla- … -59890.htm

Talkredius, genau. Auf Wunsch des Vorredners, aber auch als Initiator des Threads habe ich dieses Zitat eingestellt. Mir ist mittlerweile klar, dass dieses Portal ‚seeking alpha‘ eindeutig klar kommerziellen (Aktie-Ablehern) Interessen zugeneigt ist. Ich will Tesla mit dem Zitat keineswegs schaden, aber das Thema hat vermutlich doch eine gewisse Substanz. Das sage ich auch aus eigenem Interesse - gemischt aus Tesla Enthusiasmus und Zuliefererblut der Branche. Wir haben demnächst einen Termin bei Tesla in Palo Alto und ich werde öffentliche Infos berichten. Don’t worry be happy!