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STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen
von Temperatursensoren in Leistungsschaltern eines Pulswechselrichters,
insbesondere eines Pulswechselrichters eines Hybridantriebs, eines
Pulswechselrichters, der zum Betreiben einer elektrischen Maschine
ausgestaltet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung
zum Durchführen
des Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Steuervorrichtung
zum Überwachen
der Leistung der elektrischen Maschine bzw. des Hybridantriebs.
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Obwohl
auf beliebige Einsatzgebiete von elektrischen Maschinen mit einem
Pulswechselrichter anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und
die ihr zugrundeliegende Problematik im Hinblick auf Einsatz in
Automobiltechnologie erläutert.
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Das
Einsetzen von Pulswechselrichtern, insbesondere solchen, die zum
Betreiben einer elektrischen Maschine ausgestaltet sind, in (Hybrid-)Fahrzeugen
ist bekannt. Ein solcher Pulswechselrichter bestimmt die Leistung
und Betriebsart der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine
wird als elektrischer Antrieb in (Hybrid-)Fahrzeugen eingesetzt.
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Um
insgesamt ein umfassend sicheres und stabiles Funktionieren eines
(Hybrid-)Fahrzeugs zu gewährleisten,
müssen
möglichst
alle Komponenten eines Fahrzeugs überwacht, kontrolliert und
gegebenenfalls ausgetauscht werden. Solche Sicherheitsforderungen
werden beispielsweise auch von der Kalifornischen Umweltschutzbehörde (CARS
(California Air Resources Board)) gestellt, die maßgeblich
die Abgasgrenzwerte für
Kalifornien festlegt und auch Sicherheitsbestimmungen für Fahrzeuge
im Straßenverkehr
regelt. Im Falle einer Betriebsstörung können für den Schutz eines Pulswechselrichters
verschiedene Maßnahmen
wie z. B. Temperatur-, Storm- oder Spannungsmessungen implementiert
werden. Im Hinblick darauf befasst sich die vorliegende Erfindung
mit Temperaturmessungen.
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Die
allgemein bekannten Verfahren stellen eine Vielzahl an Verfahren
vor, die im Falle einer Betriebsstörung geeignete Maßnahmen
treffen, um die Funktionstüchtigkeit,
soweit möglich,
herzustellen. Ein Problem stellen aber versteckte Störungen dar, die
zunächst
unentdeckt bleiben, bis als Folgereaktion weitere Störungen auftreten,
die dann sichtbar werden lassen, dass ein Problem im System besteht.
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Richtet
man das Augenmerk auf die Ausgestaltung des Pulswechselrichters,
so sind in den Leistungsschaltern (z. B. IGBTs) eines Pulswechselrichters
Temperatursensoren integriert, von, denen jeder Temperatursensor
Temperaturwerte jeweils einer Phase überwacht, die den Pulswechselrichter
mit der elektrischen Maschine zum Betreiben der elektrischen Maschine
verbindet. Um ein umfassend sicheren Fahrbetrieb zu gewährleisten,
muss die Funktionstüchtigkeit
der Temperatursensoren stetig überwacht
werden. Das heißt,
im Hinblick auf mögliche elektrische
oder Bereichsfehler überwacht
werden. Entsteht eine Störung
im Bezug auf die Temperatursensoren oder Temperaturwerte, so wird über eine Anzeige
angegeben, dass zumindest eine von den Temperatursensoren erfasste
Temperatur nicht stimmt und dass die Leistung der elektrischen Maschine
oder des Hybridantriebs entsprechend angepasst werden muss.
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Wie
bereits erwähnt,
stellen die versteckten Fehler dar, deren Auswirkung erst zu einem
späteren Zeitpunkt
sichtbar wird. Im Falle der Temperatursensoren kann es zur Beeinträchtigung
oder Schäden der
Leistungselektronik kommen. Es bedarf somit einer wesentlich umfassenderen Überwachung
der Temperatursensoren als es zur Zeit der Fall ist.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Das
im Anspruch 1 definierte erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen
einer Anzahl von Temperatursensoren von Leistungsschaltern eines Pulswechselrichters,
das erfindungsgemäße Verwenden
dieses Verfahrens zum Überwachen
von Leistung einer durch den Pulswechselrichter betriebenen elektrischen
Maschine gemäß Anspruch
8 und die Vorrichtung zum Überwachen
einer Anzahl von Temperatursensoren von Leistungsschaltern eines Pulswechselrichters
gemäß Anspruch
9 bieten den Vorteil, dass im Bezug auf die Temperatursensoren aufgetretene
Fahler schneller erfasst werden können, bevor sie angezeigt werden.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin,
eine Überwachung
oder Plausibilitätskontrolle
oder -Prüfung
im Hinblick auf die von den Temperatursensoren erfassten Temperaturwerte
durchzuführen,
im Rahmen derer die Temperaturwerte daraufhin überprüft werden, ob sie plausibel,
also annehmbar und nachvollziehbar sind. Dies Überwachung kann jederzeit durchgeführt werden, unabhängig davon,
ob eine Betriebsstörung
vorliegt oder nicht. Die von den Temperatursensoren ermittelten
Temperaturwerte werden dabei auf ihren (plausiblen) Wertebereich
und ihren zeitlichen Verlauf geprüft.
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Auf
diese Weise wird eine Qualitätssicherung
erreicht, mittels der sichergestellt wird, dass die Temperatursensoren
den an sie gestellten Anforderungen genügen. Wird aber eine Abweichung
von dem plausiblen Wertebereich festgestellt, d. h. sind die Temperaturwerte
der Temperatursensoren zu unterschiedlich zu einander, so ist ein
Plausibilitätsfehler
aufgetreten. Ein Plausibilitätsfehler
repräsentiert generell
eine Abweichung von einem bezüglich
seiner Funktion plausiblem und annehmbaren Wert in einem System,
einer Vorrichtung oder einem Verfahren.
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Durch
das Vorliegen von Plausibilitätsfehlern wird
indiziert, dass die Funktionalität
der Leistungsschalter (z. B. IGBT), welche die Temperatursensoren
aufweisen, nicht mehr gewährleistet
ist. Das heißt,
dass eine Fehlfunktion aufgetreten ist. Auf diese Weise können versteckte
Fehler, Fehler, die noch nicht angezeigt werden, rechtzeitig, schnell
und effektiv zu jedem Zeitpunkt des Betriebs entdeckt werden. Nach
einer solchen Feststellung wird eine Fehleranzeige rechtzeitig entstehen.
Des Weiteren können
rechtzeitig Maßnahmen
unternommen werden, die die Leistungselektronik der elektrischen
Maschine und des (Hybrid-)Antriebs insgesamt schützen. So zum Beispiel kann
mittels der festgestellten Plausibilitätsfehler ein Begrenzungsfaktor
berechnet werden und für
die Leistungsbeschränkung
der elektrischen Maschine und des (Hybrid-)Antriebs eingesetzt werden.
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Das
Verfahren zum Überwachen
oder Plausibilisieren der Temperatursensoren von Leistungsschaltern
des Pulswechselrichters weist im Allgemeinen die folgenden Schritte
auf:
- – Erfassen
einer Anzahl von Temperaturwerten, die von der Anzahl der Temperatursensoren
gemessen wurden;
- – Ermitteln
von Temperaturdifferenzen von je zwei erfassten Temperaturwerten;
- – Berechnen
eines Temperaturdifferenzfehlers für jede der ermittelten Temperaturdifferenzen,
die außerhalb
eines vorbestimmten Bereichs liegt; und
- – Ermitteln
eines Plausibilitätsfehlers
für jeden Temperatursensor,
dessen Temperaturdifferenzen Temperaturdifferenzfehler aufweisen,
basierend auf den Temperaturdifferenzfehlern des Temperatursensors.
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Das
vorstehend skizzierte und nachstehend genauer ausgeführte Verfahrens
kann zum Überwachen
der Leistung der durch den Pulswechselrichter betriebenen elektrischen
Maschine verwendet werden, wenn z. B. ein durch die elektrische
Maschine betriebenes Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit betrieben
wird, die eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Dieses stellt
eine Situation dar, in der die Gefahr bestehen kann, dass durch Übersteigen einer
erlaubten maximalen Leistung, zu Problemen bei Temperatursensoren
kommen kann. Diese Probleme werden allerdings nicht immer sofort
angezeigt. Auf diese Weise ist es möglich, nach bestimmten Ereignissen,
wie z. B. dem Überschreiten
einer erlaubten maximalen Leistung oder Geschwindigkeit, eine schnelle
und effektive Überprüfung der
Komponenten, hier Temperatursensoren, durchzuführen und entsprechend zu reagieren.
In diesem Fall wird eine Leistungsbeschränkung um einen aus den ermittelten
Plausibilitätsfehlern
errechneten Faktor reduziert werden.
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Des
Weiteren kann eine Steuerungsvorrichtung zum Überwachen der Temperatursensoren
der Leistungsschaltern des Pulswechselrichters verwendet werden,
wobei die Steuerungsvorrichtung ausgestaltet ist, das vorstehend
skizzierte und nachfolgend genauer erläuterte Verfahren durchzuführen.
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Die
in den Unteransprüchen
aufgeführten Merkmale
beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
des Gegenstandes der Erfindung.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung wird das Ermitteln des Leistungsbeschränkungsfaktors
mittels eines der folgenden Schritte erreicht:
- – wenn nur
ein Temperatursensor einen Plausibilitätsfehler aufweist, Ermitteln
eines maximalen Temperaturwertes aus einer Menge solcher erfassten
Temperaturwerte, welche von Temperatursensoren gemessen wurden,
die keinen Plausibilitätsfehler
aufweisen; und Berechnen eines Leistungsbeschränkungsfaktors unter Verwendung
des maximalen Temperaturwertes und der ermittelten Plausibilitätsfehler;
- – wenn
mehr als ein Temperatursensor einen Plausibilitätsfehler aufweist, Verwenden
eines vorgegebenen Leistungsfaktors als den Leistungsbeschränkungsfaktor;
und
- – wenn
keines der Temperatursensoren einen Plausibilitätsfehler aufweist, Berechnen
eines Leistungsbeschränkungsfaktors
unter Verwendung des maximalen Temperaturwertes.
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Diese
Abstufung beim Ermitteln des Leistungsbeschränkungsfaktors liefert einen
verfeinerten oder genaueren und besser auf eine entstandene Situation
abgestimmten Wert des Leistungsbeschränkungsfaktors. Somit kann die
Leistung genau auf die Situation abgestimmt, ohne aufwändige Berechnungen,
d. h. schnell und effektiv entsprechend eingeschränkt werden.
Dadurch wird ein rascher, effizienter und auf eine Situation genau
abgestimmter Schutz der Leistungselektronik erreicht.
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Durch
das Verfahren kann auch ein allgemeiner, die Situation der Betriebsstörung ausdruckender Fehler
ermittelt werden und für
weitere Handlungen oder Analysen angezeigt werden. Dieses kann auch geschehen
wenn zumindest zwei Temperatursensoren Plausibilitätsfehler
aufweisen, was dann ein Indiz dafür ist, dass ein größeres Problem
in Anbahnung ist und dass eine verstärktere Gefahr für eine Schädigung der
Leistungselektronik gegeben ist.
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ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in er nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
beispielhaften Pulswechselrichter, der in einem Hybridantrieb eingesetzt
wird und der Leistungsschalter mit Temperatursensoren aufweist,
welche gemäß der vorliegenden
Erfindung überwacht
werden, und eine Steuervorrichtung, welche das Überwachen der Temperatursensoren
steuert;
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2 ein Blockschaltbild, welches das Überwachen
von Temperatursensoren gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschreibt;
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3 ein
Blockschaltbild, welches das Berechnen einer Temperaturdifferenz
zweier, von zwei verschiedenen Temperatursensoren erfasster Temperaturwerte
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 ein
Blockschaltbild, welches das Ermitteln der Fehler der ermittelten
zu hohen oder zu niedrigen Temperaturdifferenzen gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 ein
Blockschaltbild, welches das Ermitteln von Plausibilitätsfehlern
für jeden
Temperatursensor, dessen Temperaturdifferenzen Temperaturdifferenzfehler
aufweisen, mittels Temperaturdifferenzfehler der entsprechenden
Temperatursensoren gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 ein
Blockschaltbild, in dem Plausibilitätsfehler der Temperatursensoren
unter Verwendung der Fehler der Temperatursensoren gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ermittelt werden; und
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7 ein
Blockschaltbild zum Detektieren, ob mehr als ein Temperatursensor
unplausible Werte liefert, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt
einen beispielhaften Pulswechselrichter 11, der in einem
Hybridantrieb eingesetzt wird und der Leistungsschalter 111, 112, 113 mit Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 aufweist,
welche gemäß der vorliegenden
Erfindung überwacht werden,
und eine Steuervorrichtung 12, welche das Überwachen
der Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 steuert.
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Der
Pulswechselrichter bestimmt die Leistung und Betriebsart der elektrischen
Maschine 13 und ist über
drei Phasen U, V und W mit der elektrischen Maschine 13 verbunden.
Dadurch kann die elektrische Maschine wahlweise im Motor- oder Generatorbetrieb
betrieben werden. Die elektrische Maschine 13 wird hier
3-phasig durch die drei Phasen U, V und W ausgeführt. Die Leistungsschalter 111, 112, 113 des
Pulswechselrichters 11 sind mit den Phasen U, V und W z.
B. mit einem Zwischenkreispotential oder einem Bezugspotential bzw.
Masse verbunden. Die Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 sind
jeweils für
eine der drei Phasen U, V und W eingerichtet, Temperatursensor 1111 für die Phase
U, Temperatursensor 1112 für die Phase V und Temperatursensor 1113 für die Phase
W. Die allgemeine Ausgestaltung eines Pulswechselrichters und einer
elektrischen Maschine ist aus dem Stand der Technik bekannt.
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Überschreitet
nun ein (Hybrid-)Fahrzeug eine bestimmte Geschwindigkeit, können Sensorfehler
wie Kurzschluss zur Batterie, nach Masse oder Leitungsunterbrechung
auftreten. In einem solchen Fall werden die allgemein bekannten
Verfahren oder Vorgehensweisen zum Beheben des Schadens unternommen
werden. Entstehen aber keine Sensorfehler, so kann nicht immer sichergestellt
sein, dass tatsächlich
keine Fehler entstanden sind. Beispielsweise ist es nicht unbedingt
sicher, dass die Temperaturanzeigen noch stimmen. Stimmen die angezeigten
Temperaturen nicht, so muss die Leistungselektronik geschützt werden.
Konsequenter Weise sollte die Leistung des Fahrzeugs reduziert werden.
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Für einen
solchen Fall wird das oben skizzierte und nachfolgend genauer ausgeführte Verfahren
zum Überwachen
einer Anzahl von Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 von
Leistungsschaltern 111, 112, 113 eines
Pulswechselrichters 11 in einem Hybridantrieb eingesetzt.
Dabei wird die Plausibilität der
von Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 der Leistungsschalter 111, 112, 113 des
Pulswechselrichters 11 gemessenen Temperaturen geprüft. Es wird
geprüft,
ob die Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 für den jeweiligen
Zustand des Hybridantriebs plausible bzw. angemessene Temperaturwerte
messen oder ermitteln.
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Zum Überwachen
der Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 und
somit zum Überwachen
der elektrischen Maschine, und damit zum Überwachen des Hybridantriebs,
d. h., kann eine Steuerungsvorrichtung 12 eingesetzt werden,
die mit dem Pulswechselrichter auf eine geeignete Weise verbunden ist und
das oben skizzierte und nachfolgend detaillierter erläuterte Verfahren
durchführt.
Das heißt, dass
die Steuervorrichtung 12 Einrichtungen und Mittel aufweist,
welche ausgebildet sind, die Schritte des Verfahrens entsprechend
durchzuführen.
Diese Einrichtungen und Mittel werden hier nicht genau aufgeführt, sie
ergeben sich aber aus den durchzuführenden Schritten. In 1 ist
die Steuervorrichtung 12 außerhalb des Pulswechselrichters 11 angebracht, sie
kann aber auch innerhalb des Pulswechselrichters 11 zum Überwachen
der Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 und
zum Prüfen
der Plausibilität
der von den Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 gelieferten
Temperaturwerten angeordnet sein.
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2 beschreibt das Überwachen von Temperatursensoren
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
bereits dargelegt, kann das Verfahren zum Überwachen der Leistung der
elektrischen Maschine, d. h. der Leistung eines Hybridantriebs,
verwendet werden, insbesondere wenn das (Hybrid-)Fahrzeug eine vorbestimmte
Geschwindigkeit überschreitet
und keine sichtbaren Sensorfehier aufgetreten sind. Dieses wird
durch 2a dargestellt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 21 größer als eine
vorbestimmte Grenzgeschwindigkeit 22 ist und keine Anzeige
von offensichtlichen Sensorfehlern 23 erfolgt oder vorliegt,
wird das Verfahren zum Überwachen
der Temperatursensoren 24 und somit der Leistung der elektrischen
Maschine und damit eines Hybridantriebs gestartet, durch das insbesondere
die Plausibilität
der von Temperatursensoren der Leistungsschalter des Pulswechselrichters
gemessenen Temperaturwerden geprüft
wird.
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Das
Verfahren zum Überwachen
von Temperatursensoren selbst wird durch das Blockschaltbild der 2b dargestellt.
Dabei bilden die Temperaturwerte T1, T2 und T3, die von den in 1 gezeigten drei
Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 der
Leistungsschalter 111, 112, 113 des Pulswechselrichters 11 erfasst
sind, die Eingangsdaten. Diese Temperaturwerte T1, T2 und T3 werden
zunächst
jeweils paarweise zu den Substrahierern 211, 212, 213 geführt. Anschließend werden
Temperaturdifferenzen von den durch je zwei Temperatursensoren gemessenen
Temperaturwerten T1, T2 und T3 durch jeweilige, entsprechend ausgestaltete
Recheneinheiten 214, 215, 216 ermittelt.
Die Recheneinheiten 214, 215, 216 weisen
als weitere Eingänge
einen maximalen Grenzwert 217 und einen minimalen Grenzwert 218 als
einen Rahmen für
eine plausible Temperaturdifferenz auf. Die Recheneinheiten 214, 215, 216 prüfen, ob
die ermittelten Temperaturdifferenzen innerhalb oder außerhalb
des durch die Grenzwerte bestimmten Bereichs liegen. Bei den ermittelten Temperaturdifferenzen 221, 222, 223, 224, 225, 226 wird
unterschieden, ob die ermittelten Temperaturdifferenzen 221, 222, 223, 224, 225, 226 hohe
oder niedrige Werte aufweisen, d. h. ob die Temperaturdifferenzen 221, 222, 223, 224, 225, 226 über dem
maximalen Grenzwert 217 oder unterhalb des minimalen Grenzwerts 218 liegen.
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So
repräsentiert
der Ausgang 221 einen hohen Wert der Differenz der Temperaturwerte
T1 und T2, der Ausgang 222 einen niedrigen Wert der Differenz
der Temperaturwerte T1 und T2, der Ausgang 223 einen hohen
Wert der Differenz der Temperaturwerte T1 und T3, der Ausgang 224 einen
niedrigen Wert der Differenz der Temperaturwerte T1 und T3, der
Ausgang 225 einen hohen Wert der Differenz der Temperaturwerte
T2 und T3 und der Ausgang 226 einen niedrigen Wert der
Differenz der Temperaturwerte T2 und T3. Die Temperaturdifferenzwerte
werden für
die jeweiligen Temperatursensoren in Abhängigkeit davon ermittelt, ob
sie oberhalb oder unterhalb des durch die Grenzwerte 217 und 218 vorbestimmten
Bereichs liegen.
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Die
Recheneinheit 227 ist ausgestaltet, Fehler der ermittelten
Temperaturdifferenzen zu ermitteln. Ein Fehler kann z. B. eine Abweichung
von der erwarteten Norm, die durch die Grenzwerte 217 und 218 vorgegeben
wird, darstellen. Bei den Temperaturdifferenzfehlern wird ebenfalls
zwischen zu hohe und zu niedrige Werte unterschieden. Der Ausgang 231 repräsentiert
einen Temperaturdifferenzfehler der zu hohen Temperaturdifferenz
von T1 und T2, der Ausgang 232 repräsentiert einen Temperaturdifferenzfehler
der zu niedrigen Temperaturdifferenz von T1 und T2, der Ausgang 233 repräsentiert
einen Temperaturdifferenzfehler der zu hohen Temperaturdifferenz
von T1 und T3, der Ausgang 234 repräsentiert einen Temperaturdifferenzfehler
der zu niedrigen Temperaturdifferenz von T1 und T3, der Ausgang 235 repräsentiert
einen Temperaturdifferenzfehler der zu hohen Temperaturdifferenz
von T2 und T3 und der Ausgang 236 repräsentiert einen Temperaturdifferenzfehler
der zu niedrigen Temperaturdifferenz von T2 und T3.
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Die
Recheneinheit 237 ist ausgestaltet hohe und/oder niedrige
Plausibilitätsfehler
für jeden
Temperatursensor, dessen Temperaturdifferenzen Temperaturdifferenzfehler
aufweisen, mittels der Temperaturdifferenzfehler der entsprechenden
Temperatursensoren zu ermitteln. Dazu können die Temperaturdifferenzfehler
der entsprechenden Temperatursensoren miteinander kombiniert werden.
Die Plausibilitätsfehler
der Temperatursensoren zeigen Über-
oder Unterschreitungen von Schwellenwerten für die jeweiligen Temperatursensoren
auf, was die Unterscheidung in unplausibel hohe und/oder unplausibel niedrige
Plausibilitätsfehler
der Temperatursensoren mit sich bringt.
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Der
Ausgang 241 repräsentiert
einen unplausibel hohen Plausibilitätsfehler des den Temperaturwert
T1 ermittelnden Temperatursensors, der Ausgang 242 repräsentiert
einen unplausibel niedrigen Plausibilitätsfehler des den Temperaturwert
T1 ermittelnden Temperatursensors, der Ausgang 243 repräsentiert
einen unplausibel hohen Plausibilitätsfehler des den Temperaturwert
T2 ermittelnden Temperatursensors, der Ausgang 244 repräsentiert
einen unplausibel niedrigen Plausibilitätsfehler des den Temperaturwert
T2 ermittelnden Temperatursensors, der Ausgang 245 repräsentiert
einen unplausibel hohen Plausibilitätsfehler des den Temperaturwert
T3 ermittelnden Temperatursensors, und der Aus gang 246 repräsentiert
einen unplausibel niedrigen Plausibilitätsfehler des den Temperaturwert
T3 ermittelnden Temperatursensors.
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Die
Recheneinheit 247 ist ausgestaltet, die hohen und/oder
niedrigen Plausibilitätsfehler 241, 242, 243, 244, 245, 246 der
Temperatursensoren miteinander zu kombinieren und dabei pro Temperatursensor
einen Plausibilitätsfehler 251, 252, 253 zu
ermitteln.
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Des
Weiteren wird ein Leistungsbeschränkungsfaktor 269 zum
Beschränken
der Leistung des Hybridantriebs unter Verwendung der Plausibilitätsfehler 251, 252, 253 ermittelt.
Dazu werden drei verschiedene Fälle
unterschieden, die durch die entsprechend ausgestalteten Einheiten 265 und 268 gesteuert
werden.
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Zum
einen kann es vorkommen, dass keiner der Sensoren einen Plausibilitätsfehler
aufweist, d. h. alle Sensoren funktionieren korrekt. In einem solchen Fall
wird ein maximaler Temperaturwert 261 von allen drei Temperaturwerten
ermittelt und mittels einer Recheneinheit 266 wie beispielsweise
eines Integrators zu dem Leistungsbeschränkungsfaktor 269 umgerechnet.
Die Ermittlung des maximalen Temperaturwertes 261 erfolgt
durch eine entsprechend ausgestaltete Recheneinheit 256.
Der Ausgang 261 stellt beispielsweise den ermittelten maximalen,
aus T1, T2 und T3 ausgewählten
Temperaturwert dar.
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Wenn
nur einer der Temperatursensoren unplausible Werte liefert, d. h.
Plausibilitätsfehler
aufweist, wird durch die Recheneinheit 256 ein maximaler
Temperaturwert 262, 263, 264 aus den
Temperaturwerten der anderen zwei Temperatursensoren gebildet. Dieser
wird mittels der Recheneinheit 266 durch Einbeziehung der
berechneten Plausibilitätsfehler
zu dem Leistungsbeschränkungsfaktor 269 umgerechnet.
Die Ausgänge 262, 263 und 264 stellen
entsprechende aus paarweisen Betrachtungen von Temperaturwerten
T1, T2 und T3 ermittelte maximale Temperaturwerte dar. Zum Beispiel
repräsentiert
der Ausgang 262 den maximalen Temperaturwert aus T2 und
T3, der Ausgang 263 den maximalen Temperaturwert aus T1
und T3 und der Ausgang 264 den maximalen Temperaturwert
aus T1 und T2.
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Wenn
mehr als ein Temperatursensor unplausible Werte liefert, wird dieses
durch die entsprechend ausgestaltete Einheit 254 detektiert.
In diesem Fall wird ein die Unplausibilität der Temperaturwerte bekannt
gebender Fehler 255 gesetzt. Als Leistungsbeschränkungsfaktor
wird ein vorgegebener Leistungsbeschränkungsfaktor 267 zum
Schutz der Leistungselektronik verwendet.
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3 zeigt
ein Blockschaltbild, welches das Berechnen einer Temperaturdifferenz
zweier, von zwei verschiedenen Temperatursensoren erfasster Temperaturwerte
gemäß einer
Ausführungsform
der vor liegenden Erfindung darstellt. Die in 3 dargestellte
Ermittlung der Temperaturdifferenz kann von den Recheneinheiten 214, 215 und 216 der 2 durchgeführt werden. Die Eingänge der
in 3 dargestellten logischen Schaltung sind wie folgt:
der Eingang 31 stellt eine Temperaturdifferenz von zwei
der erfassten Temperaturen T1, T2 und/oder T3 dar, der Eingang 217 ist
der vorstehend genannte maximale Grenzwert für eine plausible Temperaturdifferenz
und der Eingang 218 ist der vorstehend genannten minimale
Grenzwert für
eine plausible Temperaturdifferenz. Durch den Vergleich 34 der
Temperaturdifferenz 31 und des maximalen Grenzwertes 217 wird festgestellt,
ob die Differenz den maximalen Grenzwert 217 überschreitet
und damit einen hohen Temperaturdifferenzwert repräsentiert,
welcher eine Unplausibilität
zumindest eines der Temperaturwerte T1, T2, T3 und somit der entsprechenden
Temperatursensoren indizieren kann. Der Ausgang 32 repräsentiert
entsprechend einen hohen Wert der Differenz von zwei Temperaturwerten.
Durch den Vergleich 35 der Temperaturdifferenz 31 und
des minimalen Grenzwertes 218 wird festgestellt, ob die
Differenz den minimalen Grenzwert 218 unterschreitet und
damit einen niedrigen Temperaturdifferenzwert repräsentiert,
welcher ebenfalls eine Unplausibilität zumindest eines der Temperaturwerte
T1, T2, T3 und somit der entsprechenden Temperatursensoren indizieren
kann. Der Ausgang 33 repräsentiert entsprechend einen
niedrigen Wert der Differenz von zwei Temperaturwerten.
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4 zeigt
ein Blockschaltbild, welches das Ermitteln der Fehler der ermittelten
zu hohen oder zu niedrigen Temperaturdifferenzen bzw. Temperaturdifferenzen,
die außerhalb
des vorbestimmten Bereichs liegen, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Die in 4 gezeigte
Ermittlung kann von der in 2 gezeigten
Recheneinheit 227 durchgeführt werden.
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Die
Eingänge 221 bis 226 und
die Ausgänge 231 bis 236 entsprechen
den in 2 dargestellten und vorstehend
erläuterten
Eingängen
und Ausgängen
der Recheneinheit 227. Die niedrigen und zu hohen Temperaturdifferenzen 221 bis 226 werden
mittels Fehlerlogiken 421, 422, 423, 424, 425, 426 analysiert.
Die Fehlerlogiken entscheiden dabei über Temperaturdifferenzfehler,
wobei zeitliche Faktoren 411, 412, 413 wie
vorbestimmte Zeiten 412 oder 413 und Zeitintervalle 421 in
die Entscheidungen der Fehlerlogiken mit einfließen. Das Ergebnis sind die
vorstehend zu der 2 erläuterten
Temperaturdifferenzfehler 231 bis 236.
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5 zeigt
ein Blockschaltbild, welches das Ermitteln von Plausibilitätsfehlern
für jeden
Temperatursensor, dessen Temperaturdifferenzen Temperaturdifferenzfehler
aufweisen, mittels Temperaturdifferenzfehler der entsprechenden
Temperatursensoren gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Die in 5 gezeigte
Ermittlung kann von der in 2 gezeigten
Recheneinheit 237 durchgeführt werden.
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Die
Eingänge 231 bis 236 und
die Ausgänge 241 bis 246 entsprechen
den vorstehend erläuterten Eingängen und
Ausgängen
der 2. Dabei werden jeweils die zu
hohen Temperaturdifferenzfehler und die zu niedrigen Temperaturdifferenzfehler
eines Temperatursensors miteinander kombiniert, um einen hohen Plausibilitätsfehler
des Temperatursensors zu bestimmen. Zum Beispiel ergibt die Kombination
des zu hohen Temperaturdifferenzfehler der Temperaturen T1 und T2 231 und
der Temperaturen T1 und T3 den zu hohen Plausibilitätsfehler 241 des den
Temperaturwert T1 ermittelnden Temperatursensors. Entsprechend werden
auch die zu niedrigen Plausibilitätsfehler ermittelt. Das Kombinieren
kann, wie in 5 gezeigt, durch UND-Gatter 51, 52, 53, 54, 55, 56 durchgeführt werden.
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6 zeigt
ein Blockschaltbild, in dem Plausibilitätsfehler der Temperatursensoren
unter Verwendung der hohen und/oder niedrigen Plausibilitätsfehler
der Temperatursensoren gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ermittelt werden. Die in 6 gezeigte
Ermittlung kann von der in 2 gezeigten
Recheneinheit 247 durchgeführt werden.
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Die
Eingänge 241 bis 246 und
die Ausgänge 251, 252, 253 entsprechen
den entsprechenden vorstehend erläuterten Eingängen und
Ausgängen
der 2. Der hohe und der niedrige Fehler
eines jeweiligen Temperatursensors werden miteinander mittels Vergleiche 61, 62, 63 kombiniert.
Durch das Vergleichen wird pro Temperatursensor ein Plausibilitätsfehler 251, 252, 253 für den jeweiligen
Temperatursensor 1111, 1112, 1113 ermittelt.
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7 zeigt
ein Blockschaltbild zum Detektieren, ob mehr als ein Temperatursensor
unplausible Werte liefert, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die in 7 dargestellte
Detektion kann von der in der 2 dargestellten
und vorstehend beschriebenen Recheneinheit 254 ausgeführt werden.
Die Eingänge 251, 252, 253 und
der Ausgang 255 entspricht den entsprechenden Eingängen und
dem entsprechenden Ausgang der 2.
Dabei werden die Plausibilitätsfehler 251, 252, 253 der
jeweiligen Temperatursensoren 1111, 1112, 1113 paarweise
mit einem UND-Gatter 71, 72, 73 kombiniert.
Anschließend
wird geprüft 74,
ob es zumindest eine Kombination zustande gekommen ist, bei der
zwei Temperatursensoren Plausibilitätsfehler aufweisen. Gibt es
eine solche Kombination, wird ein allgemeiner die Unplausibilität der Temperaturwerte
bzw. der Temperatursensoren bekannt gebender Fehler 255 gesetzt
und angezeigt.
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Somit
stellt die vorliegende Erfindung stellt eine Methodik zum Überwachen
einer Anzahl von Temperatursensoren von Leistungsschaltern eines Pulswechselrichters,
wobei das Verfahren aufweist: Erfassen einer Anzahl von Temperaturwerten,
die von der Anzahl der Temperatursensoren gemessen wurden; Ermitteln
von Temperaturdifferenzen von je zwei erfassten Temperaturwerten;
Berechnen eines Temperaturdifferenzfehlers für jede der ermittelten Temperaturdifferenzen,
die außerhalb
eines vorbestimmten Bereichs liegt; und Ermitteln eines Plausibilitätsfehlers
für jeden
Temperatursensor, dessen Temperaturdifferenzen Temperaturdifferenzfehler aufweisen,
mittels der Temperaturdifferenzfehler des Temperatursensors. Die
Plausibilitätsfehler
können dazu
verwendet werden, um die Leistungselektronik zu schützen, wobei
zu diesem Schutz die Leistung einer mit dem Pulswechselrichter verbundenen
und von dem Pulswechselrichter betriebenen elektrischen Maschine
um einen anhand der Plausibilitätsfehler
ermittelten Faktor reduziert wird. Das Verfahren kann jederzeit
und/oder bei oder nach Eintritt von bestimmten die Leistungselektronik
gefährdenden Ereignissen
durchgeführt
werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise
modifizierbar. Die Blockschaltbilder zeigen Beispiele auf, wie die
durch die Schaltungen erreichten Ergebnisse erzielt werden können, und
sind nicht einschränkend
zu sehen. Es ist anzumerken, dass die Blockschaltung allgemein zur
Klarstellung zur Durchführung
g der vorliegenden Erfindung dienen und dass auch Abweichungen möglich sind,
durch die dennoch das durch die beispielhaften Schaltungen erreichte
Ziel erlangt wird.
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Des
Weiteren kann die Steuervorrichtung eine der Situation angepasste
Platzierung im Gesamtsystem eines Antriebs haben. Sie kann z. B. auch
innerhalb eines Pulswechselrichters angebracht sein. Des Weiteren
ist aus den Ausführungsbeispielen
zu verstehen, dass die Steuervorrichtung entsprechende Einrichtungen
aufweist, welche ausgestaltet sind die Schritte des vorstehend beschriebenen
Verfahren auf geeignete Weise auszuführen und welche eine geeignete,
von einer bestimmten Situation bedingte Platzierung in der Steuervorrichtung aufweisen.
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Ferner
ist zu verstehen, dass die Plausibilisierung oder Überwachung
von Temperatursensoren, sowohl jederzeit als auch mit oder nach
Eintritt bestimmter Ereignisse, die beispielsweise eine Schädigung der
Leistungselektronik hervorrufen können, durchgeführt werden
kann. Hier ist eine Vielzahl an Situationen möglich, das Überschreiten einer bestimmten
Geschwindigkeit ist demnach als ein Beispiel von vielen zu sehen.