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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von Hybridfahrzeugen mit Synchron-Elektromotor.
Um eine dauerhafte Schädigung
des Fahrzeugs und des Synchronmotors zu vermeiden, wird der Betrieb
des Synchronmotors überwacht
und im Falle eines Fehlers auf Masse kurzgeschlossen. Gemäß dem Stand
der Technik wird daher beim Erkennen eines Fehlers der Stromanschluss
des Synchronmotors direkt auf Masse gelegt.
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Eine
derartige Vorgehensweise kann jedoch bei einigen Fehlerarten zur
dauerhaften Schädigung des
Synchronmotors führen
und kann ferner den Fahrbetrieb des Fahrzeugs, das mit dem Hybridantrieb
angetrieben wird, negativ beeinflussen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Überlegung
zu Grunde, dass Maßnahmen,
die im Fehlerfall getroffen werden, von der Art des Fehlers abhängen sollten,
der in der elektrischen Maschine eines Hybridantriebs auftritt.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird beim Auftreten bestimmter Fehlerarten
der Stromanschluss der elektrischen Maschine nicht direkt nach Auftreten
des Fehlers auf Masse gelegt, sondern zunächst für eine bestimmte Zeitperiode
freigeschaltet, das heißt
von dem Stromanschluss abgekoppelt, um den Stromfluss zu unterbrechen.
Es wurde erkannt, dass beim Kurzschließen, insbesondere von Synchronmotoren,
schädigende
Stromspitzen auftreten können,
die sich vermeiden lassen, wenn der Stromanschluss des Synchronmotors
vor dem Kurzschließen
zunächst
freigeschaltet wird. Obwohl das Kurzschließen auf Masse zwingend notwendig ist,
um die elektrische Maschine, insbesondere einen Synchronmotor, in
den sicheren Zustand zu bringen, wird der sichere Betrieb des Hybridantriebs
im Fehlerfall nicht negativ beeinträchtigt, wenn zwischen Eintreten
des Fehlers und Kurzschließen
auf Masse für
eine kurze Zeitperiode, das heißt
beispielsweise einige Mikrosekunden, der Stromanschluss des Synchronmotors
freigeschaltet wird.
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Zum
Erkennen von Fehlern werden vorzugsweise mindestens ein Stromsensor
und/oder mindestens ein Spannungssensor verwendet, die den Strom messen,
der in die elektrische Maschine fließt, und die Spannung messen,
die an der Stromversorgung der elektrischen Maschine bzw. der elektrischen
Maschine selbst anliegt. Vorzugsweise wird die Stromversorgung durch
einen Pulswechselrichter vorgesehen, dessen Ausgangsspannung gemessen
wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird überprüft, ob der in die elektrische
Maschine fließende
Strom eine Grenze überschreitet, und/oder
ob die Ausgangspannung der Stromversorgen der elektrischen Maschine
eine maximale Spannung, das heißt
einen Grenzwert, überschreitet.
Erfindungsgemäß wird,
wenn der in die elektrische Maschine fließende Strom einen Grenzwert überschreitet,
das heißt,
wenn ein Phasenüberstromfehler
auftritt, der Anschluss der elektrischen Maschine für eine längere Zeit
freigeschaltet, bevor sie in den Kurzschlusszustand geht, im Vergleich
zu dem Fall, in dem an den Anschlüssen der elektrischen Maschine bzw.
an der Stromversorgung der elektrischen Maschine eine Spannung anliegt,
die einen Grenzwert überschreitet,
das heißt,
wenn ein Überspannungsfehler
auftritt.
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Phasenüberstromfehler
bzw. Überspannungsfehler
können
auftreten, wenn die Stromversorgung der elektrischen Maschine defekt
ist, wenn in der elektrischen Maschine ein Fehler auftritt, wenn die
mechanische Belastung am Abtrieb der elektrischen Maschine einen
Grenzwert überschreitet,
oder ähnliche
Fehler auftreten. Weist die elektrische Maschine mehrere Phasen
und somit mehrere elektrische Anschlüsse auf, so wird vorzugsweise
jeder Eingang hinsichtlich der anliegenden Spannung und des durch
diesen fließenden
Stroms überwacht.
Tritt ein Fehler an einer Phase auf, so wird vorzugsweise die gesamte
elektrische Maschine gemäß dem oben beschriebenen
Verfahren nach einer kurzen Freilaufperiode auf Masse kurzgeschlossen.
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Die
Erfassung des Stroms bzw. der Spannung kann digital oder analog
vorgesehen werden, wobei beispielsweise ein Spannungssensor, insbesondere
ein direkter Abgriff der anliegenden Spannung, einem Auswerteelement
zugeführt
wird, welches ein Signal beim Überschreiten
einer Grenzspannung ausgibt. Dies kann beispielsweise mittels eines
Komparators oder mittels eines entsprechend geschalteten Operationsverstärkers vorgesehen werden.
Der Strom wird vorzugsweise erfasst, indem die Stromversorgung einen
Sense-MOSFET aufweist,
an dessen Sense-Ausgang der durch die Endstufe fließende Strom
erfasst werden kann. Alternativ oder in Kombination hierzu kann
das von dem Strom erzeugte Magnetfeld erfasst werden, beispielsweise mittels
Hallsensoren bzw. magnetoresistiven Widerständen zur Erfassung des statischen
Magnetfelds, oder unter Verwendung von In duktivitäten zur
Erfassung des dynamischen Magnetfelds. Ferner können Shunt-Widerstände verwendet werden, an denen eine
Spannung abfällt,
die proportional zum Strom ist, der durch diese fließt. Die
erfassten Strom- bzw. Spannungswerte können in analoger oder in digitaler Form
weiterverarbeitet werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung werden die erfassten digitalen oder analogen Werte kontinuierlicher
Strom- bzw. Spannungssignale von einer Fehlererkennungsschaltung mit
einem jeweiligen Grenzwert verglichen. Überschreitet der jeweilige
Wert den Grenzwert, so gibt die Fehlererkennungsschaltung vorzugsweise
einen Spannungspegel aus, der sich von dem Spannungspegel unterscheidet,
der ausgegeben wird, wenn der jeweilige Wert unter dem Grenzwert
liegt. Beispielsweise kann ein Signal mit einem hohen Pegel (HIGH-Signal)
ausgegeben werden, wenn der Grenzwert überschritten wird, wobei anderenfalls
ein niedriger Pegel, beispielsweise ein LOW-Signal ausgegeben wird.
Eine derartige Umwandlung von wertekontinuierlichen Signalen in
diskrete Fehlersignale erleichtert die Weiterverarbeitung durch
eine oder mehrere entsprechende Timer-Schaltungen.
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Mit
einer weiteren Ausführung
der Erfindung ist der Fehlererkennungsschaltung eine Timer-Schaltung
nachgeschaltet, die abhängig
von dem Fehlersignal und dessen Pegel und abhängig von einer Zeitkonstante,
die elektrische Maschine freischaltet, bevor sie kurzgeschlossen
wird.
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Die
Zeitkonstante kann implementiert werden, indem ein Eingang eines
Komparators mit einem RC-Glied verbunden wird, sodass sich eine
Pegeländerung
von 0 auf 1, das heißt
von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel, erst dann auf den Ausgang
des Komparators auswirkt, wenn der Kondensator einen entsprechenden
Spannungspegel aufweist. Weitere Implementierungsmöglichkeiten sind
LC- oder LR-Glieder als Netzwerke, die die Zeitkonstante bestimmen,
in Kombination mit digitalen logischen Schaltungen in CMOS- oder TTL-Technik, beispielsweise
AND-, OR- oder XOR-Gatter, oder in Form von logischen Gattern, die über die
Netzwerke als Monoflop geschaltet sind. Die Schaltungen, welche
die Zeitkonstante bestimmen, können
ferner ein Temperaturkompensationselement aufweisen, das eine Abhängigkeit
der Zeitkonstante von der Temperatur der verwendeten Bauelemente
zumindest teilweise kompensiert. Ferner können Elemente vorgesehen sein,
die die Abhängigkeit
von der Betriebsspannung der Schaltung kompensieren, beispielsweise
Spannungsregler. Die Schaltung, die das Zeitintervall vorgibt, kann
ferner von einer digitalen Schaltung vorgegeben sein, beispielsweise
einem Zeitgeber (insbesondere ein Quarz) und ein Zähler, wobei
die verstrichene Zeit bzw. das Erreichen des Ende des Zeitintervalls
durch Vergleichen des Zählerwerts
mit einem vorgegebenen Wert bestimmt wird.
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Diese
Schaltungen können
aus einzelnen Bauteilen erstellt werden, oder es können integrierte Schaltungen
wie freiprogrammierbare Schaltungen, beispielsweise ASICs oder feldprogrammierbare Speicherbausteine
verwendet werden. Als Zeitgenerator kann statt einer Quarzschaltung
auch ein Flipflop oder eine andere Signalquelle mit konstanter Frequenz
verwendet werden. Das so vorgesehene Zeitintervall zwischen Fehlererkennung
und Kurzschließen
des Elektromotors beträgt
vorzugsweise einige Mikrosekunden, beispielsweise zwischen 0,1 und
10 Mikrosekunden, vorzugsweise zwischen 1 und 5 Mikrosekunden. Ferner
wird die Zeitkonstante vorzugsweise derart vorgesehen, dass, wenn
ein Phasenüberstromfehler
auftritt und danach ein Überspannungsfehler
auftritt, beispielsweise innerhalb des Zeitintervalls, das dem Phasenüberstromfehler zugeordnet
ist, dann das Zeitintervall zwischen Erkennen des Überspannungsfehlers
und dem Kurzschließen
eine Länge
aufweist, die dem Überspannungsfehler
entspricht.
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Zum
Umsetzen des Freilaufs und des Kurzschließens auf Masse ist die elektrische
Maschine vorzugsweise über
eine Leistungsschalteinrichtung mit der Stromversorgung verbunden,
die abhängig von
Freilauf- oder Kurzschlusssignalen den Stromfluss zur elektrischen
Maschine unterbricht bzw. den Stromeingang der elektrischen Maschine
kurzschließt,
vorzugsweise auf Masse. Teile der Leistungsschalteinrichtung können auch
in der Stromversorgung implementiert sein, beispielsweise als zusätzlicher
Notaus-Eingang, der Endstufen der Stromversorgung von dem Ausgang
abkoppelt bzw. den Ausgang der Endstufen auf Masse legt. Gemäß einer weiteren
Ausführung
der Erfindung kann die Leistungsschalteinrichtung mit Überlastsicherungen
verknüpft
werden, die die elektrische Maschine schützen.
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In
einer weiteren Ausführung
der Erfindung sind die Zeitintervalle nicht nur von den Fehlerarten sondern
auch von weiteren Betriebsparametern des Hybridantriebs abhängig, beispielsweise
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, das von dem Hybridantrieb angetrieben
wird, den Betriebsmodus eines Verbrennungsmotors, der in dem Hybridantrieb
vorgesehen ist oder von anderen sicherheitsrelevanten Betriebsparametern
wie die Temperatur der Komponenten des Antriebs. Gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung wird das Zeitintervall zwischen Fehlererkennung und
Kurzschließen
solange verlängert,
bis ein an den Anschlüssen
der elektrischen Maschine vorliegender Strom unter einem Grenzwert liegt.
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Dem
Fachmann ist ersichtlich, dass die oben genannten Maßnahmen
zur Bestimmung der Zeitkonstante kombiniert werden können, und
dass die Maßnahmen
zur Ansteuerung und Durchführung
des Kurzschließens
und des Unterbrechens der Stromversorgung miteinander kombiniert
werden können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Schaltbild eines elektrischen Antriebs mit der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung
und
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2 eine
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Oberwachungsschaltung.
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Ausführungsformen
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In
der 1 ist ein elektrischer Antrieb in Form eines Schaltbilds
dargestellt, die die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung umsetzt. Der
dargestellte elektrische Antrieb ist vorgesehen, das erfindungsgemäße Verfahren
zur Fehlerbehandlung umzusetzen. Der elektrische Antrieb umfasst eine
Spannungsquelle 10, die einen Pulswechselrichter 12 mit
Spannung versorgt. Dieser erzeugt aus der Eingangsspannung eine
pulsweitenmodulierte Ausgangsspannung, die über ein Netzwerk 20 eine elektrische
Maschine 30 versorgt. Der Pulswechselrichter wird von einer
Antriebssteuerung (nicht dargestellt) gesteuert, über die
der Betrieb der elektrischen Maschine 30 gesteuert wird.
Das Netzwerk 20 umfasst einen Spannungssensor 40,
der die Ausgangsspannung des Pulswechselrichters misst. Alternativ oder
in Kombination hierzu kann der Pulswechselrichter über einen
Anschluss 42 eine interne Spannung oder ein entsprechendes
Spannungssignal abgeben, das eine interne Spannung, die mit der
Ausgangsspannung verknüpft
ist, oder die Ausgangsspannung selbst wiedergibt. Das Netzwerk 20 umfasst
ferner einen Stromsensor 50, der den zur elektrischen Maschine 30 fließenden Phasenstrom
misst und ein entsprechendes Stromsignal abgibt. Zur Überwachung
des Betriebs der elektrischen Maschine 30 wird eine erfindungsgemäße Überwachungsschaltung 60 vorgesehen,
die von dem Spannungssensor 40 ein Spannungssignal und
von dem Stromsensor 50 ein Stromsignal erfasst. Zur Erfassung
dieser Signale weist die Überwachungsschaltung 60 einen
Spannungseingang 62 und einen Stromeingang 64 auf.
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Das
Netzwerk 20 umfasst ferner einen steuerbaren Freilaufschalter 70 sowie
einen steuerbaren Kurzschlussschalter 80. Die Schalter
können
als Relais, MOSFET, IGBT oder als äquivalentes Leistungsbauteil
realisiert sein. Der steuerbare Freilaufschalter 70 ist
zwischen dem Ausgang des Pulswechselrichters und der elektrischen
Maschine 30 vorgesehen, um im Fehlerfall dies Stromversorgung
zur elektrischen Maschine 30 zu unterbrechen. In der 1 ist der
steuerbare Freilaufschalter zwischen dem Stromsensor 50 und
dem Pulswechselrichter 12 dargestellt. Dieser kann jedoch
auch in Serie zwischen dem Stromsensor 50 und der elektrischen
Maschine 30 geschaltet sein. Im normalen Betrieb ist der
steuerbare Freilaufschalter 70 geschlossen, so dass Strom
vom Pulswechselrichter 12 zur elektrischen Maschine 30 fließen kann.
Der steuerbare Freilaufschalter 70 weist einen Steuereingang
auf, mit dem der Schaltzustand des steuerbaren Freilaufschalters 70 gesteuert
werden kann, und der mit der Überwachungsschaltung 60 über einen
Freilaufausgang 66 verbunden ist. Erfasst die Überwachungsschaltung einen
entsprechenden Fehler, kann die Überwachungsschaltung
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren über Ansteuerung
des steuerbaren Freilaufschalters den Stromfluss zwischen Pulswechselrichter
und elektrischer Maschine 30 unterbrechen. In vergleichbarer
Weise weist der steuerbare Kurzschlussschalter 80 einen
Eingang auf, der mit einem Ausgang 68 der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung
verbunden ist. Erfasst die Überwachungsschaltung
einen Fehler, so kann diese über
den Kurzschlussausgang 68 den steuerbaren Kurzschlussschalter 80 steuern,
um den Eingang der elektrischen Maschine 30 kurzzuschließen. Vorzugsweise
umfasst die Überwachungsschaltung 60 eine
Logikschaltung, die gewährleistet,
dass der Kurzschlussschalter 80 nur dann kurzschließt bzw.
angesteuert wird, kurzzuschließen,
wenn der steuerbare Freilaufschalter geöffnet ist. In der 1 ist
der steuerbare Kurzschlussschalter 80 direkt parallel zu
der elektrischen Maschine 30 geschaltet. Alternativ kann
dieser jedoch auch über
den Stromsensor 50 mit der elektrischen Maschine verbunden
sein. In einer weiteren Ausführung
ist der Kurzschlussschalter direkt parallel mit den Ausgangsanschlüssen des
Pulswechselrichters verbunden.
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Die
elektrische Maschine 30 ist vorzugsweise eine Synchronmaschine,
beispielsweise eine Synchronmaschine mit einem Permanentmagnet als
Erreger, wobei, alternativ, die elektrische Maschine 30 auch
eine fremderregte Synchronmaschine, ein Gleichstrommotor oder ein
Asynchronmotor sein kann. Die Stromversorgung 10 ist vorzugsweise
die Taktionsbatterie eines Hybridantriebs und kann mittels Bleiakkumulatoren
mit hoher Kapazität
oder mittels geeigneter äquivalenter
elektrischer Energiespeicher vorgesehen werden. Ferner kann die
in 1 dargestellte Schaltung Überlastsicherungen umfassen.
Der Spannungsausgang 42 des Pulswechselrichters kann in
Kombination oder alternativ zum internen Spannungssignal ein internes
Stromsignal oder weitere Betriebsparameter ausgeben. Die von dem
Spannungssensor 40 und dem Stromsensor 50 ausgegebenen
Signale können
analoge Spannungssignale, analoge Stromsignale oder digitale Äquivalente
hiervon sein. In einer weiteren Ausführungsform können der
Stromsensor 40 und/oder der Spannungssensor 50 zudem
eine Komparatorschaltung umfassen, die die erfasste Spannung bzw.
den erfassten Strom mit einem Stellwert vergleicht und daher ein
Signal ausgibt, das dem Überschreiten
des jeweiligen Stellwerts entspricht.
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Das
erfinderische Konzept kann durch die Überwachungsschaltung 60 vorgesehen
werden, jedoch auch durch eine Überwachungsschaltung,
die einen Spannungssensor und/oder einen Stromsensor umfasst, wobei
eine derartige Umsetzung ferner auch den steuerbaren Freilaufschalter
und/oder den steuerbaren Kurzschlussschalter umfassen kann, oder
nicht. Gemäß einer
weiteren Realisierungsvariante der Erfindung kann die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung
auch den steuerbaren Pulswechselrichter 12 bzw. die darin
vorgesehenen Spannungs- und Stromsensoren umfassen.
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Die 1 zeigt
einen einphasigen elektrischen Antrieb mit der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung
in einphasiger Ausführung.
Alternativ kann die elektrischen Maschine auch mehrphasig sein,
wobei vorzugsweise jede Phase einen entsprechenden steuerbaren Freilaufschalter
und entsprechenden steuerbaren Kurzschlussschalter aufweist, die
mit einer oder mit mehreren erfindungsgemäßen Überwachungsschaltungen verbunden
sind. In einer mehrphasigen Ausführung
mit mehreren Überwachungsschaltungen
sind diese vorzugsweise miteinander verbunden, um Fehlersignale
zu übertragen, beispielsweise
Phasenüberstromsignale
und/oder Überspannungssignale,
die einer Phase oder die mehreren Phasen zugeordnet sind.
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Die 2 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung.
Die in 2 dargestellte Überwachungsschaltung umfasst
einen Überspannungseingang 110,
der durch eine digitale Pegeländerung
erfasst, wenn die Spannung des Pulswechselrichters einen Schwellwert übersteigt.
Um aus dem analogen Spannungssignal ein für den Eingang 110 erfassbares
Signal vorzusehen, kann ein Komparator verwendet werden, der ein
analoges Spannungssignal mit einem Schwellwert vergleicht, oder
das Spannungssignal kann direkt an den Eingang eines digitalen logischen
Gliedes gegeben werden, das auf Grund seiner digitalen Natur ebenfalls
einen Schalt-Schwellwert aufweist.
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In ähnlicher
Weise umfasst die in 2 dargestellte Überwachungsschaltung
einen Phasenüberstromeingang 120,
der ebenfalls vorzugsweise digitale Signale empfängt, deren Pegel einen Phasenüberstromfehler
darstellen. Der Überspannungseingang 110 ist, über logische
NAND-Gatter, mit einem ersten Komparator 130 und einem
ersten RC-Netzwerk 140 verbunden, die zusammen eine Zeitkonstante
definieren. Der Überspannungseingang 110 ist über logische
NAND-Gatter mit dem ersten RC-Netzwerk 140 verbunden, wobei
die NAND-Gatter 150 einen Rücksetzeingang 155 vorsehen,
der die Rücksetzung
des Überspannungseingangs 110 sowie
des Komparators 130 inklusive dem ersten RC-Netzwerk 140 erlaubt.
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Der
Phasenüberstrom 130 ist über einen zweites
RC-Netzwerk 160 mit einem zweiten Komparator 170 verbunden.
Sowohl der erste Komparator 130 (OPEN COLLECTOR) als auch
der zweite Komparator 170 (OPEN CORRECTOR) verfügen jeweils über mindestens
einen Pull-up-Widerstand an ihren Ausgängen.
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Bei
einer Pegeländerung
des Überspannungseingangs 110 und/oder
des Phasenüberstromeingangs 130 wird
zunächst
die jeweilige Kapazität 144, 164 über einen
jeweiligen Widerstand 142, 162 des jeweiligen
ersten bzw. zweiten RC-Netzwerks aufgeladen. Das erste RC-Netzwerk
umfasst somit einen ersten Widerstand 142 und eine erste Kapazität 144,
wohingegen das zweite RC-Netzwerk einen zweiten Widerstand 162 und
eine zweite Kapazität 164 umfasst.
Die Änderungsgeschwindigkeit
bei Pegeländerung
des jeweiligen ersten bzw. zweiten RC-Netzwerks bestimmt sich somit über den
Widerstandswert des jeweiligen ersten bzw. zweiten Widerstands 142 bzw. 162 und
der von dieser aufgeladenen ersten bzw. zweiten Kapazität 144, 146.
Das erste bzw. das zweite RC-Netzwerk ist ferner mit dem positiven
Eingang des ersten bzw. zweiten Komparators 130, 170 verbunden.
Der erste Komparator 130 und der zweite Komparator 170 sind
ausgangsseitig jeweils mit mindestens einem Pull-up-Widerstand versehen.
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Die
Ausgangssignale des ersten und des zweiten Komparators 130, 170 werden über Summierungs-NAND-Gatter 180 kombiniert.
Das Ausgangssignal des Summierungs-NAND-Gatters wird über eine NAND-Gatterstufe einem
Gesamtsummierungs-NAND-Gatter 190 zugeführt, das ferner ein Signal
von einem Rücksetzungs-Aufbereitungsgatter 200 empfängt. Das
Rücksetzungs-Aufbereitungsgatter 200 ist
ebenfalls ein NAND-Gatter, dass das Phasenüberstrom-Signal mit dem Eingangssignal
des ersten RC-Netzwerks 140 kombiniert.
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Das
Gesamtsummierungs-NAND-Gatter 190 gibt ein Signal aus,
mit dem der steuerbare Freilaufschalter angesteuert wird. Die Ausführung des
Gesamtsummierungs-NAND-Gatters
entspricht somit dem Freilaufausgang 66 der 1.
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In
der 2 entspricht das Freilaufsignal 110 dem
Ausgang des Gesamtsummierungs-NAND-Gatters 190 und
bildet in der 1 dargestellten Ausführung das
Ansteuersignal des steuerbaren Freilaufschalters 70, der
von dem Ausgang 66 der Schaltung 60 gesteuert
wird.
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Vorzugsweise
umfasst die Überwachungsschaltung
der 2 ferner eine Ansteuerschaltung für den steuerbaren
Kurzschlussschalter, die das Auftreten eines Überspannungsfehlers oder eines Phasenüberstromfehlers
erfasst und bei Auftreten mindestens einer dieser Fehler den steuerbaren Kurzschlussschalter 80 über ein
Steuersignal schließt,
wenn das Freilaufsignal wieder in den inaktiven Zustand übergeht.
Das Freilaufsignal geht wieder in den inaktiven Zustand über, wenn
es zuvor durch Auftreten eines der Fehler getriggert wurde und das
von der Überwachungsschaltung
vorgesehene Zeitintervall, das von der Überwachungsschaltung vorgesehen
wird und durch das Auftreten eines Phasenüberstromfehlers oder eines Übersteuerungfehlers
getriggert wird, abläuft
oder abgelaufen ist.
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Vorzugsweise
umfasst die Überwachungsschaltung
von 2 ferner eine getrennte Spannungsversorgungsschaltung
für die
verwendeten NAND-Gatter und den ersten und zweiten Komparator 130, 170,
die mittels Glättungseinrichtungen und/oder
Regeleinrichtungen eine von einem Bordnetz stammende Spannung glättet und
mittels Filterung von Spannungsspitzen befreit.
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Gemäß einer
weiteren Ausführung
der in 2 dargestellten Erfindung ist der Signalausgang des
NAND-Gatters 190 mit einer Endstufe und/oder einem Pegelwandler
verbunden, um dem steuerbaren Freilaufschalter und/oder den steuerbaren
Kurzschlussschalter direkt anzusteuern. Ferner kann der Rücksetzeingang 155 nicht
direkt mit einem Rücksetzsignal,
sondern über
ein weiteres RC-Netzwerk, vorzugsweise mit entsprechender Komparator- oder NAND-Gatter-Beschaltung
verbunden sein, um ein an die Überwachungsschaltung
abgegebenes Rücksetzsignal
mit einer vorbestimmten Verzögerung
zu beaufschlagen. Ferner kann die Überwachungsschaltung von 2 mit
einem Eingang für
ein Freigabesignal vorgehen sein, der die gesamte Schaltung auf
einen Zustand zurücksetzt,
der während
des normalen Betriebs herrscht.
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Die
in 2 dargestellte Schaltung kann mittels diskreten
Bauelementen oder mit integrierten Schaltungen umgesetzt werden.
Alternativ oder in Kombination hierzu kann ein programmierbarer
Baustein, beispielsweise ein ASIC, ein FPGA oder ein Mikrocontroller,
die das erfindungsgemäße Verfahren bzw.
die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung umsetzen.
Falls ein Mikrocontroller oder eine CPU verwendet wird, so umfasst
die innungsgemäße Überwachungsschaltung
vorzugsweise einen nicht-flüchtigen
Speicher, in dem Softwaremodule vorgesehen sind, die zumindest einen
Teil der Überwachungsschaltung
realisieren. Im Falle einer derartigen digitalen Umsetzung kann
statt eines RC-Glieds ein digitales Äquivalent in Form eines Zählers und
eines Taktgenerators verwendet werden, mit denen sich Zeitintervalle
bestimmen lassen. im Allgemeinen lassen sich die Zeitintervalle
bestimmen durch Zählen
diskreter Ereignisse, Energieübertragungsvorgänge, wie
sie beim Aufladen von Kapazitäten
oder beim Erzeugen eines magnetischen Feld in einer Spule auftreten,
sowie durch Leiten digitaler (oder analoger) Signale durch diskrete
Elemente, beispielsweise logische Gatter, wobei deren Gesamt-Kettenlaufzeit
das Zeitintervall bestimmt.
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Die
verwendeten Strom- bzw. Spannungssensoren können zur störungsfreien Übertragung auch
Analog/Digital-Wandler umfassen, die das erfasste Strom- bzw. Spannungssignal
in einen digitalen Wert umwandeln. Alternativ oder in Kombination hierzu
können
die Strom- bzw. Spannungssensoren auch aktive Verstärker umfassen,
die das erfasste Signal verstärken
und somit Übertragungsstörungen ändern. Die
Ausgangssignale der Strom- bzw. Spannungssensoren können analog
und zumindest teilweise linear, digital in Form von Binärwerten
oder in Form von Pulsweiten oder frequenzmodulierte Signale sein.
Die Strom- bzw. Spannungssensoren können ferner identisch mit den
Strom- bzw. Spannungssensoren der elektrischen Maschine sein, die
zum exakten Steuern der Maschine auch im normalen Betrieb verwendet
werden. Ferner können
die Strom- bzw. Spannungssignale statt von den Sensoren auch von
der Endstufe stammen, die den elektrischen Motor ansteuern.