DE102009004651A1

DE102009004651A1 - Verfahren zur spannungsbasierten Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines Gleichtakt-AC-Fehlers

Info

Publication number: DE102009004651A1
Application number: DE102009004651A
Authority: DE
Inventors: William T. Shelby Township Ivan; Chandra S. Troy Namuduri
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2009-08-13
Also published as: CN101488656B; CN101488656A; US20090184717A1; US8022710B2

Abstract

Es werden Verfahren zur AC-Fehlerdetektion (ACF-Detektion) bereitgestellt. Zudem werden Verfahren zur Detektion und Verifizierung eines AC-Fehlers (ACF) bereitgestellt. Zudem werden Verfahren zur Identifizierung eines Moduls, welches die Ursache eines AC-Fehlers (ACF) ist, bereitgestellt. Bei einer Implementierung können ein oder mehrere dieser Verfahren kombiniert werden, um eine schnelle, einfache, kostengünstige und zuverlässige Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines ACF bereitzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Schutz von Leistungssystemen von Elektro- und Hybridfahrzeugen, und sie betrifft insbesondere das Detektieren eines Wechselstromfehlers (ACF, ACF von alternating current fault) und/oder das Verifizieren eines ACF und/oder das Identifizieren einer Quelle eines ACF.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektro- und Hybridfahrzeuge umfassen typischerweise einen Wechselstrom-Elektromotor (AC-Elektromotor), welcher von einer Gleichstrom-Leistungsquelle (DC-Leistungsquelle), wie etwa einer Speicherbatterie, angetrieben wird. Motorwicklungen des AC-Elektromotors können mit einem oder mehreren Wechselrichtermodulen gekoppelt sein, welche eine schnelle Schaltfunktion ausführen, um die DC-Leistung in AC-Leistung umzuwandeln, welche den AC-Elektromotor antreibt.
Viele Elektro- und Hybridfahrzeuge implementieren einen isolierten Hochspannungs-DC-Bus, welcher das oder die Wechselrichtermodule mit der DC-Leistungsquelle koppelt. Es können auch andere Module, wie etwa Einrichtungen, Komponenten oder Schaltungen, mit dem Hochspannungs-DC-Bus gekoppelt sein. Bei einigen Situation kann bzw. können ein oder mehrere dieser Module unsachgemäß arbeiten und verursachen, dass ein elektrischer AC-Fehler (ACF) entlang des Hochspannungs-DC-Busses auftritt, welcher hohe Spannungsspitzen verursacht, die möglicherweise andere Module beschädigen können, die mit dem Hochspannungs-DC-Bus gekoppelt sind.
Ein Weg, um sich mit ACF's zu befassen, besteht in der Implementierung eines Fehlerstromschalters (GFI, GFI von ground fault interrupter) (der manchmal auch als Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD, RDC von residual current device), Fehlerstrom-Schaltungsunterbrecher (RCCB, RCCB von residual current circuit break) oder Fehlerstromschutzschalter (GFCI, GFCI von ground fault circuit interrupter) bezeichnet wird), der die jeweiligen Ströme an einem Masseanschluss und einem Versorgungsanschluss beobachtet und eine Schaltung trennt oder unterbricht, die zwischen diese Anschlüsse gekoppelt ist, wenn der Differenzstromfluss zwischen diesen Anschlüssen nicht ausgeglichen (d. h. Null (0)) ist, da dies ein Stromleck bedeutet. Derartige Fehlerstromdetektionsschaltungen wenden typischerweise Stromwandler oder Transformatoren an, um ACF-Ströme in dem Massepfad zu detektieren. Transformatorbasierte Fehlerstromdetektoren sind jedoch kostspielig und voluminös.
Ein weiterer Weg, um sich mit ACF's zu befassen, besteht in der Implementierung einer Fehlerstromdetektion unter Verwendung von Softwarealgorithmen. Derartige Softwarealgorithmen weisen jedoch lange Detektionszeiten auf.
Folglich ist es wünschenswert, eine schnelle, einfache, kostengünstige und zuverlässige Schaltung zur ACF-Detektion und/oder -verifizierung zu schaffen. Es wäre auch wünschenswert, eine schnelle, einfache, kostengünstige und zuverlässige ACF-Identifizierungsschaltung zu schaffen, welche ein Diagnostizieren der Quelle eines ACF unterstützen kann, so dass die Quelle des ACF abgeschaltet oder von dem Hochspannungs-DC-Bus getrennt werden kann, wenn ein ACF auftritt. Darüber hinaus werden weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und dem voranstehenden technischen Gebiet und Hintergrund offenbar werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Verfahren zur Detektion von AC-Fehlern (ACF), Verfahren zur Detektion und Verifizierung von AC-Fehlern (ACF) und Verfahren zur Identifizierung eines Moduls, welches die Ursache eines AC-Fehlers (ACF) ist. Bei einer Ausführungsform können ein oder mehrere dieser Verfahren kombiniert sein, um eine schnelle, einfache, kostengünstige und zuverlässige Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines ACF bereitzustellen.
Es wird ein Verfahren zum Detektieren eines AC-Fehlers (ACF) bereitgestellt, der von einem Modul verursacht wird, das mit einem Bus eines hybriden/elektrischen Antriebsstrangsystems gekoppelt ist. Wenn ein Hochspannungs-DC-Eingangssignal von dem Bus empfangen wird, wird die Gegentakt-Spannungskomponente aus dem Hochspannungs-DC-Eingangssignal entfernt, um ein Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) zu erzeugen. Eine Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) wird gemessen und es wird ermittelt, ob die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist. Wenn die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, wird ein AC-Fehlerdetektionssignal (ACF-Detektionssignal) erzeugt. Beispielsweise umfasst das Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) bei einer Implementierung eine oder mehrere ACF-Spannungsspitzen während eines ACF-Ereignisses, und es wird ermittelt, ob die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, und wenn die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, wird das AC-Fehlerdetektionssignal (ACF-Detektionssignal) erzeugt, welches anzeigt, dass ein ACF-Ereignis detektiert wurde.
Bei weiteren Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, um einen AC-Fehler (ACF) zu verifizieren, der durch ein Modul verursacht wird, das mit einem Bus eines hybriden/elektrischen Antriebsstrangsystems gekoppelt ist. Nach dem Empfangen eines Hochspannungs-DC-Eingangssignals von dem Bus wird ein Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) erzeugt, das auf etwa null Volt ausgerichtet ist, indem eine Gegentakt-Spannungskomponente aus dem Hochspannungs-DC-Eingangssignal entfernt wird. Danach wird eine Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) gemessen, und es wird ermittelt, ob die gemessene Größe größer oder gleich einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist. Wenn die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, wird ein AC-Fehlerdetektionssignal (ACF-Detektionssignal) erzeugt. Es wird ein Zählwert mitgeführt, welcher eine Anzahl aufeinander folgender Perioden anzeigt, bei denen die Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, und dieser Zählwert wird jedes Mal erhöht, wenn eine ACF-Spannungsspitze in dem Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) vorhanden ist, während das ACF-Detektionssignal empfangen wird. Wenn der Zählwert größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertanzahl ist, wird ein Fehlerverifizierungssignal erzeugt, um anzuzeigen, dass eine Detektion des ACF verifiziert wurde. Der Zählwert ist größer oder gleich der speziellen Schwellenwertanzahl, wenn die Anzahl aufeinander folgender Perioden, während welchen eine ACF-Spannungsspitze detektiert wird, größer oder gleich der speziellen Schwellenwertanzahl ist. Dies zeigt an, dass das Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) eine aufeinander folgende Anzahl von ACF-Impulsen umfasst.
Bei weiteren Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, um das Modul zu identifizieren, welches den AC-Fehler (ACF) verursacht hat. Wie voranstehend angemerkt wurde, weist jedes Modul eine diesem zugeordnete Grundbetriebsfrequenz (f_CM) auf. Es wird eine Frequenz (f) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals ermittelt und es wird ein Identifizierungssignal der Frequenz (f) erzeugt, welches eine Grundbetriebsfrequenz (f_CM) in dem Gleichtakt-AC-Spannungssignal anzeigt. Auf der Grundlage der in dem Identifizierungssignal der Frequenz (f) angegebenen Grundbetriebsfrequenz (f_CM) wird das eine der Module ermittelt, das die Quelle des ACF ist, und es wird ein Modulidentifizierungssignal erzeugt, welches das eine der Module identifiziert, das die Quelle des ACF ist. Beispielsweise kann bei einer Implementierung eine Suche in einer Nachschlagetabelle ausgeführt werden, welche jedem Modul eine entsprechende Betriebsfrequenz dieses Moduls zuordnet, um das eine der Module zu ermitteln, das die Quelle des ACF ist. Danach wird auf der Grundlage des Fehlerverifizierungssignals und des Modulidentifizierungssignals eine Fehleranzeigeinformation erzeugt, welche das Modul kennzeichnet, das den ACF verursacht. Bei einer Implementierung umfasst die Fehleranzeigeinformation einen Fehlerausgabecode mit einem entsprechenden Modulkennzeichner (ID), welcher das Modul kennzeichnet, das den ACF verursacht. Bei einigen Implementierungen kann dann ein Signal erzeugt werden, welches den Betrieb des Moduls stoppt, das den ACF verursacht. Bei einigen Implementierungen kann ein weiteres Signal erzeugt werden, welches eine visuelle Anzeige eines Modulkennzeichners (ID) bewirkt. Bei einigen Implementierungen kann noch ein weiteres Signal erzeugt werden, welches eine hörbare Anzeige bewirkt, die das Modul anzeigt, das den ACF verursacht.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird hier nachstehend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und
1A ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Leistungsverteilungssystemarchitektur veranschaulicht, die in einem Hybrid-/Elektrofahrzeug (HEV) gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung implementiert ist;
1B das Hochspannungs-DC-Eingangssignal (HV-DC-Eingangssignal) von einem HV-Bus relativ zu der Fahrwerksmasse veranschaulicht;
2A ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Fehlerdetektionsschaltung (FDC) gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2B ein Graph ist, welcher einen gemessenen Pegel der Spannung an dem (+)-HV-Bus relativ zu der Fahrwerksmasse veranschaulicht;
2C ein Graph ist, welcher ein Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) während eines Normalbetriebs und wenn ein ACF-Ereignis auftritt, veranschaulicht;
2D ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Fehlerdetektions- und Verifizierungsschaltung (FDVC) gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2E ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Fehlerdetektions-, Verifizierungs- und Identifizierungsschaltung (FDVIC) gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3A und 3B ein Verfahren zum Detektieren, Verifizieren und/oder Identifizieren eines AC-Fehlers (ACF) gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung veranschaulichen; und
4 ein weiteres Verfahren zum Detektieren, Verifizieren und/oder Identifizieren eines AC-Fehlers (ACF) gemäß einer weiteren beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der Verwendung hierin bedeutet das Wort "beispielhaft" "als ein Beispiel, eine Instanz oder eine Veranschaulichung dienend". Die folgende genaue Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der Er findung zu beschränken. Jede hier als "beispielhaft" beschriebene Ausführungsform muss nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen aufgefasst werden. Alle in dieser genauen Beschreibung dargestellten Ausführungsformen sind beispielhafte Ausführungsformen, die bereitgestellt sind, um es Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen oder zu verwenden, und nicht, um den Umfang der Erfindung, welcher durch die Ansprüche definiert ist, zu beschränken. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem voranstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden genauen Beschreibung dargestellt ist.
Bevor Ausführungsformen, die mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmen, im Detail beschrieben werden, sollte beachtet werden, dass die Ausführungsformen hauptsächlich in Kombinationen von Verfahrensschritten und Vorrichtungskomponenten vorliegen, die auf die Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines AC-Fehlers (ACF) bezogen sind. Es ist festzustellen, dass Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung unter Verwendung einer Hardware, einer Software oder einer Kombination daraus implementiert sein können. Die hier beschriebenen Schaltungen zur Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines AC-Fehlers (ACF) können verschiedene Komponenten, Module, Schaltungen und weitere Logik umfassen, welche unter Verwendung einer Kombination analoger und/oder digitaler Schaltungen, diskreter oder integrierter analoger oder digitaler elektronischer Schaltungen oder Kombinationen daraus implementiert sein können. Bei einigen Implementierungen können die hier beschriebenen Schaltungen zur Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines ACF unter Verwendung einer oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs), eines oder mehrerer Mikroprozessoren und/oder einer oder mehrerer auf einem digitalen Signalprozessor (DSP) basierenden Schaltungen implementiert sein, wenn in derartigen Schaltungen ein Teil der oder die gesamte Logik zur Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines ACF implementiert ist. Es ist festzustellen, dass Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung aus einem oder mehreren herkömmlichen Prozessoren und einzigartigen gespeicherten Programmanweisungen bestehen können, die den einen oder die mehreren Prozessoren so steuern, dass in Verbindung mit gewissen Nichtprozessorschaltungen einige, die meisten oder alle Funktionen zur Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines AC-Fehlers (ACF), wie hier beschrieben, implementiert werden. Folglich können diese Funktionen als Schritte eines Verfahrens zur Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines AC-Fehlers (ACF) interpretiert werden. Alternativ können einige oder alle Funktionen durch eine Zustandsmaschine, die keine gespeicherten Programmanweisungen aufweist, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs) implementiert sein, bei welchen jede Funktion oder einige Kombinationen gewisser Funktionen als kundenspezifische Logik implementiert sind. Natürlich kann eine Kombination der zwei Ansätze verwendet werden. Folglich wurden Verfahren und Mittel für diese Funktionen hier beschrieben. Zudem wird erwartet, dass ein Fachmann trotz möglicher erheblicher Anstrengungen und vieler Konzeptwahlmöglichkeiten, die beispielsweise durch die verfügbare Zeit, die aktuelle Technologie und wirtschaftliche Überlegungen motiviert sind, leicht in der Lage sein wird, derartige Softwareanweisungen und Programme und ICs mit minimalem Versuchsaufwand zu erzeugen, wenn er durch die hier offenbarten Konzepte und Prinzipien geleitet wird.
Überblick
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Verfahren und Vorrichtungen zur Detektion von AC-Fehlern (ACF), Verfahren und Vorrichtungen zur Detektion und Verifizierung von AC-Fehlern (ACF) und Verfahren und Vorrichtungen zur Identifizierung eines Moduls, welches die Ursache eines AC-Fehlers (ACF) ist. Bei einer Ausführungsform können ein oder mehrere dieser Verfahren und Vorrichtungen kombiniert sein, um eine schnelle, einfache, kostengünstige und zuverlässige Schaltung zur Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines ACF bereitzustellen.
Die offenbarten Verfahren und Vorrichtungen können in Betriebsumgebungen implementiert sein, bei denen ACF's durch oder als eine Folge von Modulen verursacht werden, die an einem Hochspannungsbus in einem Hybrid-/Elektrofahrzeug (HEV) implementiert sind. Bei den beispielhaften Implementierungen, die nun beschrieben werden, werden die Techniken und Technologien zur Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines Fehlers so beschrieben, wie sie auf ein Hybrid-/Elektrofahrzeug (HEV) angewandt sind. Fachleute werden jedoch feststellen, dass die gleichen oder ähnliche Techniken und Technologien zur Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines Fehlers in dem Kontext anderer AC-Systeme angewandt werden können, welche für eine Beschädigung, die durch ein AC-Fehlerereignis (ACF-Ereignis) verursacht wird, anfällig sind. Diesbezüglich kann jedes der hier offenbarten Konzepte allgemein auf "Fahrzeuge" angewandt werden und bei der Verwendung hierin bezieht sich der Begriff "Fahrzeug" in weitem Sinn auf einen nicht lebendigen Transportmechanismus, der einen AC-Motor oder eine Einrichtung aufweist, der/die einen AC-Fehler auf Massepotential (Fahrwerkspotential) verursachen kann. Beispiele derartiger Fahrzeuge umfassen Kraftfahrzeu ge, wie etwa Busse, PKWs, Lastwagen, Sportnutzfahrzeuge, Vans, Fahrzeuge, welche nicht an Land fahren, wie etwa mechanische Wasserfahrzeuge, die Wasserfahrzeuge, Luftkissenboote, Segelschiffe, Boote und Schiffe umfassen, mechanische Unterwasserfahrzeuge, die U-Boote umfassen, mechanische Luftfahrzeuge, die Flugzeuge und Raumschiffe umfassen, mechanische Schienenfahrzeuge, wie etwa Züge, Trambahnen und Transportwagen usw. Zudem ist der Begriff "Fahrzeug" nicht durch irgendeine spezielle Vortriebstechnologie, wie etwa Benzin- oder Dieselkraftstoff, begrenzt. Stattdessen umfassen Fahrzeuge auch Hybridfahrzeuge, Batterieelektrofahrzeuge, Wasserstofffahrzeuge und Fahrzeuge, die unter Verwendung verschiedener anderer alternativer Kraftstoffe betrieben werden.
Beispielhafte Implementierungen
1A veranschaulicht ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Leistungsverteilungssystemarchitektur 10, die in einem Hybrid/Elektrofahrzeug (HEV) gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung implementiert ist.
Das System 10 umfasst eine DC-Leistungsquelle 20 (z. B. eine Batterie oder Batterien), ein Wechselrichtermodul 30, einen Hochspannungs-DC-Bus 40 mit zwei DC-Busanschlüssen (+HV, –HV) 42, 44, einen AC-Motor 50, eine Anzahl von Modulen/Einrichtungen/Schaltungen 60–80, die mit dem Hochspannungs-DC-Bus 40 gekoppelt sind, eine Schaltung oder ein Modul 100 zur Detektion, Verifizierung und/oder Identifizierung eines Fehlers (FDVI), die bzw. das zum Detektieren und Verifizieren eines AC-Fehlers (ACF) und zum Identifizieren eines bzw. einer speziellen der Module/Einrichtungen/Schaltungen 30, 60–80, weiche(s) die Quelle oder die Ursache des ACF ist, konzipiert ist, einen Prozessor 92, eine Anzeige 94 und einen Lautsprecher 96.
Der Hochspannungsbus 40 ist ein Leiter, der verwendet wird, um die DC-Leistungsquelle 20, das Wechselrichtermodul 30 und die Module 60–80 zu koppeln. Der Hochspannungsbus 40 kann aus einem leitfähigen Material, wie etwa Kupfer oder Aluminium, bestehen. Bei diesen Implementierungen ist der Hochspannungs-DC-Bus 40 von dem Fahrwerk des Fahrzeugs oder von "Masse" isoliert.
Der AC-Motor 50 kann ein "gewickelter Motor" mit einem Stator, der in definierte Pole gewickelt ist, sein.
Das Wechselrichtermodul 30 ist mit dem AC-Motor 50 unter Verwendung eines weiteren Busses gekoppelt. Das Wechselrichtermodul 30 ist eine Schaltung oder eine andere Einrichtung, welche Gleichstromleistung (DC-Leistung) in Wechselstromleistung (AC-Leistung) umwandelt, üblicherweise mit einem Spannungsanstieg. Neben anderen Dingen umfasst ein Wechselrichtermodul oftmals ein DC-Eingangsfilter, das als elektromagnetisches Interferenzfilter (EMI-Filter) 32 bekannt ist, welches kostspielige Filterkondensatoren (als "Y-Kondensatoren" bezeichnet) umfasst, die zwischen das Fahrwerk (Masse) und den Hochspannungs-DC-Bus 40 geschaltet sind. Bei dieser Implementierung sind die zwei DC-Busanschlüsse +HV 42, –HV 44 auf Masse bezogen (z. B. das Fahrwerk des Fahrzeugs), und zwei (nicht veranschaulichte) Y-Kondensatoren sind zwischen die zwei Anschlüsse +HV 42, –HV 44 zusammengekoppelt (bei Masse). Der DC-Hochspannungsbus 40, 42 ist von der Fahrwerkmasse mit einem DC-Widerstand isoliert, der üblicherweise größer als 1,0 Megaohm ist. Die Spannung auf dem DC-Bus kann in einem Bereich irgendwo von +/–50 V DC bis +/– mehrere hundert Volt DC liegen. Üblicherweise ist der DC-Hochspannungsbus auf die Hälfte der Amplitude relativ zu der Fahrwerksmasse bezogen. Beispielsweise können Anschlüsse eines 100 V-DC-Busses auf +50 V relativ zu der Fahrwerksmasse und –50 V relativ zu der Fahrwerksmasse ausgerichtet sein. Die zwei DC-Busanschlüsse +HV 42, –HV 44 sind mit dem Wechselrichter 30 gekoppelt. Derartige Kondensatoren sind nicht nur teuer, sondern sie können im Fall, dass sie ausfallen, auch nur relativ schwierig ausgetauscht werden. Ein ACF-Ereignis kann bewirken, dass ein hoher AC-Strom, der den normalen Betriebsstrom um das Hundertfache übersteigt, an die zwei Y-Kondensatoren angelegt wird, bei welchem die zwei Y-Kondensatoren ausfallen werden.
Bei der Verwendung hierin bezieht sich der Begriff "Modul" auf eine Einrichtung, eine Schaltung, eine elektrische Komponente und/oder eine softwarebasierte Komponente zum Ausführen einer Aufgabe. Die Module/Einrichtungen/Schaltungen 30, 60–80 weisen jeweils eine diesen zugeordnete identifizierbare Grundbetriebsschaltfrequenz (f_CM) auf, die Leistung von dem DC-Bus schaltet. Obwohl zum Zweck der Erörterung nur vier Module/Einrichtungen/Schaltungen 30, 60–80 veranschaulicht sind, ist festzustellen, dass bei anderen Implementierungen weniger oder mehr Module/Einrichtungen/Schaltungen 60–80 mit den Anschlüssen (+HV 42, –HV 44) des Hochspannungsbusses 40 gekoppelt sein können. Die Module/Einrichtungen/Schaltungen 60–80 können beispielsweise ein Wandler (z. B. ein DC/DC-Wandlermodul), ein Wechselrichter (z. B. ein Wechselrichtermodul (PIM), wie etwa ein Quad-PIM) oder Module und/oder Untermodule davon sein, welche eine identifizierbare Schaltfrequenz (f_CM) aufweisen, ein Maschinenkühlungslüftermodul, usw. Jedes bzw. jede der Module/Einrichtungen/Schaltungen 60–80 weist eine diesem bzw. dieser zugeordnete Grundbetriebsfrequenz (f_CM) auf und kann als eine Quelle oder Ursache eines ACF auf dem Hochspannungs-DC-Bus 40 wirken. Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff "AC-Fehler (ACF)" den geschalte ten (AC-)Ausgang eines Wechselrichters, der versehentlich teilweise oder vollständig mit Masse (dem Fahrwerk) kurzgeschlossen wird. Ein ACF wird typischerweise als eine Reihe von ACF-Ereignissen oder eine spezielle Anzahl von aufeinander folgenden Spannungsspitzen vom ACF-Typ beobachtet oder detektiert.
1B veranschaulicht das Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 von dem Bus. Das Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 umfasst ein Gleichtaktrauschen auf einem Hochspannungsbus (HV-Bus) relativ zu der Fahrwerksmasse. Wie in 1B veranschaulicht ist, weist das Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 zwei Komponenten auf, eine auf dem +HV-Bus 42 relativ zu der Fahrwerksmasse und eine weitere auf dem –HV-Bus 44 relativ zu der Fahrwerksmasse, und die Gleichtaktspannung weist die gleiche Amplitude und Phase relativ zu der Fahrwerksmasse auf. Wenn die Amplitude des Welligkeitsabschnitts des Hochspannungs-DC-Eingangssignals 115 hoch genug wird (z. B. wenn ein direktes Kurzschluss-AC-Fehlerereignis (ACF-Ereignis) vorliegt), können Komponenten, wie etwa die Y-Kondensatoren, beschädigt werden.
Wie nachstehend genau beschrieben wird, kann das FDVI-Modul 100 ein oder mehrere ACF-Ereignisse detektieren und/oder verifizieren, dass ein oder mehrere ACF-Ereignisse einen tatsächlichen ACF signalisieren, und/oder eines der Module identifizieren, welches die Ursache oder die Quelle eines detektierten ACF oder eines verifizierten ACF ist. Während 1A das FDVI-Modul 100 als ein unabhängiges Modul veranschaulicht, das außerhalb des Wechselrichtermoduls 30 und der Module 60–70 implementiert ist, kann das FDVI-Modul 100 bei anderen Implementierungen innerhalb oder als Teil des Wechselrichtermoduls 30 oder innerhalb oder als Teil eines oder mehrerer der Module 60–70 implementiert sein.
2A veranschaulicht ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Fehlerdetektionsschaltung (FDC) 102 gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung. Die FDC 102 wird nachstehend mit Bezug auf eine Implementierung beschrieben, bei der die FDC 100 in einem batterie- oder brennstoffzellenbetriebenen HEV verwendet wird, welches ein hybrides/elektrisches Antriebsstrangsystem 10 umfasst, wie das in 1A veranschaulichte, jedoch kann die FDC 102 bei einer Vielzahl anderer Anwendungen oder Implementierungen implementiert sein, um einen ACF zu detektieren. Bei dieser beispielhaften Implementierung ist die FDC 102 mit dem Hochspannungs-DC-Bus 40 durch eine Hochspannungs-DC-Eingangsschaltung gekoppelt, welche ein Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 zwischen den DC-Busanschlüssen 42, 44 erzeugt.
Die FDC 102 umfasst eine Gleichtakt-Spannungsdetektorschaltung 120 und einen Pegel/Amplituden/Größendetektor 140. Die Gleichtakt-Spannungsdetektor-/Messungsschaltung 120 ist so konzipiert, dass sie das Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 empfängt, und dass sie ein skaliertes Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 125 durch Entfernen einer Gegentakt-DC-Spannungskomponente aus dem Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 erzeugt. Das skalierte Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 125 zeigt einen skalierten Wert der Gleichtakt-AC-Spannung an, die über dem Hochspannungs-DC-Bus 40 gemessen wird. Wenn z. B., wie in 2C veranschaulicht ist, das Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 die Gleichtakt-Spannungsdetektorschaltung 120 durchläuft, wird die Gegentakt-DC-Komponente eliminiert und das resultierende skalierte Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 125 wird auf etwa null Volt ausgerichtet (und liegt bei diesem Beispiel im Bereich 123 zwischen 13,6 Volt und –13,6 Volt).
Der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 ist mit der Gleichtakt-Spannungsdetektorschaltung 120 gekoppelt. Der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 ist so konzipiert, dass er einen Pegel des skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 misst und die gemessene Größe/Amplitude des skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 mit einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) vergleicht.
2B ist ein Graph, der einen gemessenen Pegel der Spannung auf dem +HV-Bus 42 relativ zu der Fahrwerksmasse veranschaulicht. Ein Bezugszeichen 122 veranschaulicht die Spannungswellenform während eines Normalbetriebs des HV-DC-Busses 40, wohingegen ein Bezugszeichen 124 die Spannungswellenform veranschaulicht, wenn ein ACF-Ereignis auf dem HV-DC-Bus 40 auftritt.
2C ist ein Graph, welcher einen gemessenen Pegel des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 veranschaulicht, wenn die Gegentaktspannung entfernt ist. Bei diesem speziellen Beispiel ist bei einem Normalbetrieb des HV-DC-Busses 40 das skalierte Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 127 auf etwa 0,0 Volt DC DC-versetzt (d. h. die normale Welligkeitsspannung 127 beträgt 5 Volt von Spitze zu Spitze (5 V_pp) (zwischen den Pfeilen 126) und ist auf 0,0 Volt ausgerichtet. Im Gegensatz dazu beträgt bei einem beispielhaften ACF-Ereignis 128, wenn ACF-Spannungen vorhanden sind, das Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 125 etwa 27,6 Volt von Spitze zu Spitze (V_pp) (zwischen den Pfeilen 123) und ist bei 0,0 Volt zentriert.
Wenn daher die gemessene Größe/Amplitude des skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist (z. B., wenn der Pegel/die Amplitude/die Größe des skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 die Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) überquert), erzeugt der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 ein Signal 145 (z. B. eine logische Eins) und gibt dieses aus, welches anzeigt, dass ein ACF-Ereignis detektiert wurde. Wenn im Gegensatz dazu der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 ermittelt, dass die Größe/Amplitude des skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 kleiner als die Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, erzeugt der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 keine Ausgabe und zeigt nicht an, dass ein ACF-Ereignis detektiert wurde.
Bei einigen Implementierungen ist es wünschenswert, eine Fehlerverifizierung bereitzustellen, um beim Sicherstellen zu helfen, dass ein wahrgenommenes ACF-Ereignis tatsächlich von einem ACF verursacht wurde und nicht eine falsche Anzeige aufgrund von z. B. Rauschen oder irgendeiner anderen sporadischen Störung in dem System ist.
2D veranschaulicht ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Fehlerdetektions- und Verifizierungsschaltung (FDVC) 104 gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung. Wie oben wird die FDVC 104 nachstehend mit Bezug auf eine Implementierung beschrieben, bei der die FDVC 104 in einem batterie- oder brennstoffzellenbetriebenen HEV verwendet wird, welches ein hybrides/elektrisches Antriebsstrangsystem 10 umfasst, wie etwa dasjenige, das in 1A veranschaulicht ist, jedoch kann die FDVC 104 bei einer Vielzahl weiterer Anwendungen oder Implementierungen implementiert sein, um einen ACF zu detektieren und zu verifizieren. Wie oben ist bei dieser beispielhaften Implementierung die FDVC 104 mit dem Hochspannungs-DC-Bus 40 durch eine Hochspannungs-DC-Eingangsschaltung gekoppelt, welche ein Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 zwischen den DC-Busanschlüssen 42, 44 erzeugt.
Die FDVC 104 umfasst eine Gleichtakt-Spannungsdetektorschaltung 120, einen Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 und eine Fehlerverifizierungseinheit 150. Die Gleichtakt-Spannungsdetektorschaltung 120 und der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 arbeiten wie voranstehend mit Bezug auf 2A und 2B beschrieben ist.
Wenn die gemessene Größe/Amplitude des skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist (z. B. wenn der Pegel/die Amplitude/die Größe des skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 die Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) überschreitet), erzeugt der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 ein Zähleraktivierungssignal 145 (z. B. eine logische Eins) und gibt dieses aus, welches er an einen Zykluszähler 152 liefert, der in der Fehlerverifizierungseinheit 150 implementiert ist. Wenn im Gegensatz dazu der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 ermittelt, dass die Größe/Amplitude des skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 kleiner als die Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, erzeugt der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 keine Ausgabe (oder hält ein Ausgabesignal (z. B. eine logische Null) aufrecht), die er an den Zykluszähler 152 liefert, in welchem Fall der Zykluszähler 152 nicht aktiviert wird.
Der Zykluszähler 152 wird durch das Zähleraktivierungssignal 145 jedes Mal dann aktiviert, wenn ein ACF-Ereignis von dem Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 detektiert wird (z. B. wenn das Signal 145 hoch ist). Der Zykluszähler 152 inkrementiert ein (nicht veranschaulichtes) Register in dem Zykluszähler 152 dann, und nur dann, wenn der Zykluszähler 152 aktiviert ist und eine ACF-Spannungsspitze in dem skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 125 vorhanden ist, während der Zykluszähler 152 durch das Zähleraktivierungssignal 145 aktiviert ist.
Der Zykluszähler 152 führt einen Zählwert mit, welcher eine Anzahl aufeinander folgender Perioden anzeigt, bei denen die Größe/Amplitude des skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, während der Zykluszähler 152 aktiviert ist. Wenn der durch den Zykluszähler 152 mitgeführte Zählwert größer oder gleich einer speziellen oder vorbestimmten Schwellenwertanzahl aufeinander folgender Zyklen (z. B. 3 aufeinander folgende Male) oder einem "Zählwert" ist, dann erzeugt die Fehlerverifizierungseinheit 150 ein Fehlerverifizierungssignal 155, um anzuzeigen, dass der ACF verifiziert wurde (d. h. es verifiziert, dass die Anzahl von ACF-Spannungsspitzen ausreicht, um eine wahre ACF-Bedingung zu kennzeichnen). Wenn der Zählwert größer oder gleich der speziellen Anzahl ist, zeigt dies an, dass die Anzahl aufeinander folgender Perioden, während welchen ein Impuls vom ACF-Typ oder eine "ACF-Spannungsspitze" empfangen wurde, größer als deine gewisse Schwellenwertanzahl ist, und daher kann angenommen werden, dass ein tatsächlicher AC-Fehler (ACF) existiert, da dies anzeigt, dass das skalierte Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 125 eine aufeinander folgende Kette von Impulsen des ACF-Typs oder von ACF-Spannungsspitzen statt einem sporadischen oder zufälligen Impuls vom ACF-Typ oder einer ACF-Spannungsspitze umfasst.
Der Zykluszähler 152 wird immer dann zurückgesetzt, wenn das Zähleraktivierungssignal 145 während aufeinander folgender Perioden nicht empfangen wird (welches aus dem skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 125 ermittelt wird). Wenn der Zykluszähler 152 zurückgesetzt wird, bevor er eine spezielle oder vorbestimmte Anzahl aufeinander folgender Zyklen oder einen "Zählwert" erreicht, dann kann angenommen werden, dass der Impuls vom ACF-Typ eine sporadische oder falsche Fehleranzeige ist (z. B. in einer Situation, in der ein einzelner Impuls vom ACF- Typ auftritt, der keinem tatsächlichen ACF zugeordnet ist, sondern stattdessen auf Rauschen zurückzuführen ist). In dieser Situation gibt die Fehlerverifizierungseinheit 150 kein Fehlerverifizierungssignal 155 aus.
In einigen Fällen können mehrere Module in einem System bereitgestellt sein (wie beispielsweise in 1A veranschaulicht ist), und jedes dieser Module kann als eine Ursache oder eine Quelle eines ACF-Ereignisses wirken. In derartigen Fällen ist es wünschenswert, einen Mechanismus bereitzustellen, um das spezielle Modul zu identifizieren, welches die Quelle oder die Ursache des ACF ist. Bei einigen Implementierungen kann die Quelle des ACF identifiziert werden, sobald der ACF detektiert und/oder verifiziert wurde, so dass ein Steuerungssystem eine geeignete Maßnahme ergreifen kann, wenn das Wesen des ACF gegeben ist. Bei einigen Ausführungsformen können die Verfahren und Vorrichtungen beim Diagnostizieren der Quelle eines ACF helfen, so dass die Quelle des ACF abgeschaltet oder von einem Hochspannungs-DC-Bus getrennt werden kann.
2E veranschaulicht ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Fehlerdetektions-, Verifizierungs- und Identifizierungsschaltung (FDVIC) 100 gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung. Die FDVIC 100 wird nachstehend mit Bezug auf eine Implementierung beschrieben, bei der die FDVIC 100 in einem batterie- oder brennstoffzellenbetriebenen HEV verwendet wird, welches ein hybrides/elektrisches Antriebsstrangsystem 10 umfasst wie dasjenige, das in 1A veranschaulicht ist, jedoch kann die FDVIC 100 bei einer Vielzahl anderer Anwendungen oder Implementierungen implementiert sein, um einen ACF zu detektieren und/oder zu verifizieren und/oder um ein Modul, eine Einrichtung oder eine Schaltung zu identifizieren, welches bzw. welche eine Quelle eines derartigen ACF ist. Bei dieser beispielhaften Implemen tierung ist die FDVIC 100 mit dem Hochspannungs-DC-Bus 40 durch eine Hochspannungs-DC-Eingangsschaltung gekoppelt, welche ein Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 zwischen den DC-Busanschlüssen 42, 44 erzeugt.
Die FDVIC 100 umfasst eine Gleichtakt-Spannungsdetektorschaltung 120, einen Pegel/Amplituden/Größendetektor 140, eine Fehlerverifizierungseinheit 150; einen Perioden/Frequenzdetektor 160, eine Modulidentifizierungseinheit 170 und eine Fehleranzeigeeinheit 180. Die Gleichtakt-Spannungsdetektorschaltung 120 und der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 sind voranstehend beschrieben.
Wenn die gemessene Größe/Amplitude des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist (z. B. wenn der Pegel/die Amplitude/die Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 die Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) überquert), erzeugt der Pegel/Amplituden-Größendetektor 140 ein Zähleraktivierungssignal 145 (z. B. eine logische Eins) und gibt dieses aus, welches er an einen Zykluszähler 152 liefert, der in der Fehlerverifizierungseinheit 150 implementiert ist. Der Zykluszähler 152 zeigt an, dass ein ACF-Ereignis detektiert wurde.
Wenn der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 andererseits ermittelt, dass die Größe/Amplitude des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 kleiner als die Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, erzeugt der Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 keine Ausgabe (oder er behält ein Ausgabesignal, welches er liefert (z. B. eine logische Null) bei) an den Zykluszähler 152, wobei in diesem Fall der Zykluszähler 152 nicht aktiviert wird.
Die Fehlerverifizierungseinheit 150 ist mit dem Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 gekoppelt.
Der Zykluszähler 152 wird durch das Zähleraktivierungssignal 145 immer dann aktiviert, wenn ein ACF-Ereignis durch den Pegel/Amplituden/Größendetektor 140 detektiert wird (z. B. das Signal 145 hoch ist). Der Zykluszähler 152 inkrementiert ein (nicht veranschaulichtes) Register in dem Zykluszähler 152 dann, und nur dann, wenn der Zykluszähler 152 aktiviert ist und eine ACF-Spannungsspitze in dem Gleichtakt-AC-Spannungssignal 125 vorhanden ist, während der Zykluszähler 152 durch das Zähleraktivierungssignal 145 aktiviert ist.
Der Zykluszähler 152 führt einen Zählwert mit, der eine Anzahl aufeinander folgender Perioden anzeigt, bei denen die Größe/Amplitude des Gleichtakt-AC-Spannungssignals 125 größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, während der Zykluszähler 152 aktiviert ist. Wenn der durch den Zykluszähler 152 mitgeführte Zählwert größer oder gleich einer speziellen oder vorbestimmten Schwellenwertanzahl aufeinander folgender Zyklen (z. B. 3 aufeinander folgende Male) oder ein "Zählwert" ist, dann erzeugt die Fehlerverifizierungseinheit 150 ein Fehlerverifizierungssignal 155, um anzuzeigen, dass der ACF verifiziert wurde (d. h. es verifiziert, dass die Anzahl von ACF-Spannungsspitzen ausreicht, um eine wahre ACF-Bedingung zu kennzeichnen). Wenn der Zählwert größer oder gleich der speziellen Anzahl ist, kennzeichnet dies, dass die Anzahl aufeinander folgender Perioden, während welchen ein Impuls vom ACF-Typ oder eine "ACF-Spannungsspitze" empfangen wurde, größer als eine gewisse Schwellenwertanzahl ist, und daher kann angenommen werden, dass ein tatsächlicher AC-Fehler (ACF) existiert, da dies anzeigt, dass das Gleichtakt-AC-Spannungssignal 125 eine aufeinander folgende Kette von Impulsen des ACF-Typs oder ACF-Spannungsspitzen statt einen sporadischen oder zufälligen Impuls vom ACF-Typ oder eine ACF-Spannungsspitze umfasst.
Der Zykluszähler 152 wird immer dann zurückgesetzt, wenn das Zähleraktivierungssignal 145 während aufeinander folgender Perioden nicht empfangen wird (wie aus dem Gleichtakt-AC-Spannungssignal 125 ermittelt wird). Wenn der Zykluszähler 152 zurückgesetzt wird, bevor er eine spezielle oder vorbestimmte Anzahl aufeinander folgender Zyklen oder einen "Zählwert" erreicht, dann kann angenommen werden, dass der Impuls vom ACF-Typ eine sporadische oder falsche Fehleranzeige ist (z. B. in einer Situation, in der ein einzelner Impuls vom ACF-Typ auftritt, der keinem tatsächlichen ACF zugeordnet ist, sondern stattdessen auf Rauschen zurückzuführen ist). In dieser Situation gibt die Fehlerverifizierungseinheit 150 kein Fehlerverifizierungssignal 155 aus.
Bei dieser Implementierung kann die Grundfrequenz (f_CM) des Moduls ermittelt werden, welches den ACF verursacht. Der Frequenzdetektor 160 ist auch mit dem Gleichtakt-AC-Spannungssignal 125 gekoppelt. Der Frequenzdetektor 160 ist so konzipiert, dass er eine Frequenz (f) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals 125 ermittelt und dass er ein Identifizierungssignal 165 der Frequenz (f) erzeugt, welches die Mittelfrequenz (f_c) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals 125 anzeigt.
Die Modulidentifizierungseinheit 170 ist mit dem Frequenzdetektor 160 gekoppelt. Die Modulidentifizierungseinheit 170 ist so konzipiert, dass sie das Identifizierungssignal 165 der Grundbetriebsfrequenz (f_CM) empfängt und auf der Grundlage der Grundbetriebsfrequenz (f_CM) das Modul ermittelt, das die Quelle des AC-Fehlers (ACF) ist. Zum Beispiel kann die Modulidentifizierungseinheit 170 bei einer Implementierung das Modul ermitteln, das die Quelle des AC-Fehlers (ACF) ist, indem es eine Suche in einer Nachschlagetabelle ausführt, welche jedes Modul einer entsprechenden Betriebsfrequenz dieses Moduls zuordnet. Nach der Ermittlung, welches Modul die Quelle des AC-Fehlers (ACF) ist, kann die Modulidentifizierungseinheit 170 ein Modulidentifizierungssignal 175 erzeugen, welches das Modul kennzeichnet, das die Quelle des AC-Fehlers (ACF) ist.
Die Fehleranzeigeeinheit 180 ist mit der Fehlerverifizierungseinheit 150 und der Modulidentifizierungseinheit 170 gekoppelt. Wenn die Fehleranzeigeeinheit 180 sowohl das Fehlerverifizierungssignal 155 als auch das Modulidentifizierungssignal 175 empfängt, erzeugt die Fehleranzeigeeinheit 180 eine Information 185, welches das Modul kennzeichnet, das den AC-Fehler (ACF) verursacht. Bei einer Implementierung umfasst die Information 185 ein Fehleranzeigesignal 185. Das Fehleranzeigesignal 185 kann beispielsweise einen Fehlerausgabecode mit einem entsprechenden Modulkennzeichner (ID) umfassen, welcher das Modul kennzeichnet, das den AC-Fehler (ACF) verursacht. Bei einigen Implementierungen kann der Prozessor 92 nach dem Verarbeiten des Fehleranzeigesignals 185 ein Signal erzeugen, welches entweder den Betrieb des Moduls, das den AC-Fehler (ACF) verursacht, stoppt (z. B. dieses ausschaltet), oder das Modul, das den AC-Fehler (ACF) verursacht, von dem Hochspannungs-DC-Bus 40 trennt.
Bei einer Implementierung kann der Prozessor 92 nach dem Verarbeiten des Fehleranzeigesignals 185 ein Signal an die Anzeige 94 senden, welches bewirkt, dass die Anzeige 94 den Modulkennzeichner (ID) visuell anzeigt, welcher das Modul kennzeichnet, das den AC-Fehler (ACF) verursacht.
Bei einer weiteren Implementierung kann der Prozessor 92 nach dem Verarbeiten des Fehleranzeigesignals 185 ein Signal an eine Audio-Einheit senden, welche einen Lautsprecher 96 enthält, wodurch bewirkt wird, dass der Lautsprecher 96 eine hörbare Anzeige bereitstellt, die den AC-Fehler (ACF) anzeigt und/oder das Modul kennzeichnet, welches den AC-Fehler (ACF) verursacht.
3A veranschaulicht ein Verfahren 200 zum Detektieren, Verifizieren und Identifizieren eines AC-Fehlers (ACF) gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 wird nachstehend mit Bezug auf eine Implementierung beschrieben, bei der das Verfahren 200 verwendet wird, um einen ACF zu detektieren, einen ACF zu verifizieren und/oder ein Modul zu identifizieren, das einen ACF bei einem batterie- oder brennstoffzellenbetriebenen HEV verursacht, welches ein hybrides/elektrisches Antriebsstrangsystem 10 wie dasjenige, das in 1A veranschaulicht ist, umfasst; das Verfahren 200 kann jedoch bei einer Vielzahl anderer Anwendungen oder Implementierungen angewandt werden, um einen ACF zu detektieren, einen ACF zu verifizieren und/oder ein Modul, eine Einrichtung oder eine Schaltung zu identifizieren, welche eine Quelle oder eine Ursache eines ACF ist.
Bei Schritt 205 werden ein Zähler 205 und/oder weitere Kalibrierparameter initialisiert. Bei Schritt 210 wird ein Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 empfangen und bei Schritt 220 wird die differentielle (DC) Spannungskomponente aus dem Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 entfernt, um ein skaliertes Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 125 zu erzeugen, welches einen skalierten Wert einer Gleichtakt-AC-Spannung angibt, die über den Hochspannungs-DC-Bus 40 gemessen wird.
Bei Schritt 230 wird eine Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 mindestens einmal während jeder speziellen Periode ermittelt und bei Schritt 240 wird ermittelt, ob die Größe des Gleichtakt-AC- Spannungssignals (V_CM) 125 größer oder gleich einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist.
Wenn die Größe/Amplitude des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 kleiner als die Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, geht das Verfahren 200 weiter zu Schritt 242, wo der Zykluszähler 152 zurückgesetzt wird, und das Verfahren 200 springt dann zurück zu Schritt 210. Wenn die Größe/Amplitude des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, geht das Verfahren 200 weiter zu Schritt 244, wo ein (nicht veranschaulichter) Zykluszähler 152, welcher eine Anzahl aufeinander folgender spezieller Perioden zählt, während welchen das Eingangssignal des Zykluszählers 152 empfangen wird, inkrementiert wird.
Das Verfahren 200 geht dann weiter zu Schritt 246, wo ermittelt wird, ob ein von dem Zykluszähler 152 mitgeführter Zählwert, welcher eine Anzahl aufeinander folgender Perioden anzeigt, bei denen die Größe/Amplitude des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertanzahl (z. B. 3) ist.
Wenn bei Schritt 246 ermittelt wird, dass der von dem Zykluszähler 152 mitgeführte Zählwert kleiner als die spezielle Schwellenwertanzahl (z. B. 3) ist, springt das Verfahren 200 zurück zu Schritt 210, um das Überwachen auf zusätzliche ACF-Spannungsspitzen fortzusetzen. Es ist zu beachten, dass, wenn keine weitere Spitze bei Schritt 240 detektiert wird, bevor ein spezieller Zählwert erreicht wird, dann der Zähler zurückgesetzt wird, da die Anzahl aufeinander folgender spezieller Perioden, während welchen das Zählereingangssignal empfangen wird, kleiner als eine Schwellenwert anzahl ist, und es daher angenommen werden kann, dass die vorherigen Impulse vom ACF-Typ sporadische oder falsche Fehleranzeigen waren.
Wenn bei Schritt 246 ermittelt wird, dass der von dem Zykluszähler 152 mitgeführte Zählwert größer oder gleich der speziellen Schwellenwertanzahl (z. B. 3) ist, geht das Verfahren 200 weiter zu Schritt 248, wo ein Fehlerverifizierungssignal 155 erzeugt wird. Wenn die Anzahl aufeinander folgender spezieller Perioden, während welchen ein Impuls vom ACF-Typ empfangen wird, größer als die spezielle Schwellenwertanzahl ist, wird die Detektion eines ACF verifiziert, indem ein Fehlerverifizierungssignal erzeugt wird. Kurz gesagt kann angenommen werden, dass ein tatsächlicher AC-Fehler (ACF) vorliegt, wenn der Zählwert die spezielle Schwellenwertanzahl (z. B. 3) überschreitet (im Gegensatz zu einer falschen Anzeige z. B. in einer Situation, in der ein einzelner Impuls auftritt, der keinem tatsächlichen ACF zugeordnet ist). Anders ausgedrückt besteht, wenn die Anzahl aufeinander folgender spezieller Perioden während welchen das Eingangssignal des Zykluszählers 152 empfangen wird, größer oder gleich der Schwellenwertanzahl ist, eine gute Chance, dass ein tatsächlicher AC-Fehler (ACF) existiert, da dies anzeigt, dass das Gleichtakt-AC-Spannungssignal 125 eine kontinuierliche Anzahl von Impulsen des ACF-Typs statt einen sporadischen oder zufälligen Impuls vom ACF-Typ umfasst.
Die Schritte 250, 260 und 270 sind optional (wie durch Kästchen mit gepunkteter Linie angezeigt ist) und können implementiert sein, wenn eine Modulidentifizierung ausgeführt wird. Wenn die Schritte 250 und 260 ausgeführt werden, wird bei Schritt 250 eine Frequenz (f) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals 125 ermittelt und es wird ein Identifizierungssignal 165 der Frequenz (f), welches die Mittelfrequenz (f_c) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals 125 anzeigt, erzeugt. Dann ermittelt das Verfahren 200 auf der Grundlage des Identifizierungssignals 165 der Frequenz (f) bei Schritt 260, welches Modul die Quelle des AC-Fehlers (ACF) ist. Beispielsweise kann bei einer Implementierung das Modul, das die Quelle des AC-Fehlers (ACF) ist, ermittelt werden, indem die Mittelfrequenz (f_c) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals 125 verwendet wird, um eine Suche in einer Nachschlagetabelle auszuführen, welche jedem Modul eine entsprechende Betriebsschaltfrequenz dieses Moduls zuordnet.
Sobald der ACF verifiziert wurde (Schritt 248) und das Modul, welches die Quelle oder Ursache des ACF ist, identifiziert wurde (Schritt 260), kann das Verfahren weiter zu Schritt 270 gehen, wo eine Information 185 erzeugt wird, welche das Modul kennzeichnet, das die Quelle oder die Ursache des AC-Fehlers (ACF) ist. Bei einer Implementierung umfasst die Information 185 ein Fehleranzeigesignal 185, welches beispielsweise einen Fehlerausgabecode mit einem entsprechenden Modulkennzeichner (ID) umfassen kann, welcher das Modul kennzeichnet, das den AC-Fehler (ACF) verursacht.
Die Schritte 280, 290 und 295 sind optional (wie durch die Kästchen mit gepunkteten Linien angezeigt ist). Das Verfahren 200 kann optional einen oder mehrere der Schritte 280, 290 und 295 ausführen und diesbezüglich ist jeder der Schritte 290 und 295 optional (wie in 3 veranschaulicht ist, bei der Schritt 280 in Kombination mit jedem der Schritte 290, 295 ausgeführt werden kann). Bei anderen Implementierungen können zwei oder mehr der Schritte 280, 290 und 295 in Reihe und/oder parallel zueinander ausgeführt werden (z. B. erst Schritt 280, dann Schritt 290; erst Schritt 280, dann Schritt 295; Schritt 280, Schritt 290, dann Schritt 295; Schritt 280, Schritt 290, dann Schritt 295; erst Schritt 290, dann Schritt 295 oder umgekehrt, usw.).
Wenn das Verfahren 200 weiter zu dem optionalen Schritt 280 geht, kann ein Betrieb des Moduls, das den ACF verursacht, gestoppt werden (z. B. ausgeschaltet oder von dem Hochspannungs-DC-Bus 40 getrennt werden). Bei dem optionalen Schritt 290 kann ein Modulkennzeichner (ID), welcher das Modul kennzeichnet, das den AC-Fehler (ACF) verursacht, an einer Bedienerschnittstelle visuell angezeigt werden. Bei dem optionalen Schritt 295 kann eine hörbare Anzeige erzeugt werden, welche die AC-Fehlerbedingung (ACF-Bedingung) anzeigt und/oder das Modul kennzeichnet, welches den AC-Fehler (ACF) verursacht.
4 veranschaulicht ein Verfahren 300 zum Detektieren, Verifizieren und Identifizieren eines AC-Fehlers (ACF) gemäß einer weiteren beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung. Wie voranstehend kann das Verfahren 300 bei einer Vielzahl von Anwendungen oder Implementierungen angewandt werden, um einen ACF zu detektieren, einen ACF zu verifizieren und/oder um ein Modul, eine Einrichtung oder eine Schaltung zu identifizieren, welche eine Quelle eines ACFs ist.
Bei Schritt 305 werden ein Zähler und/oder weitere Kalibrierparameter initialisiert. Es wird ein Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 empfangen und bei Schritt 320 wird ein Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 125 gemessen, indem die differentielle (DC-)Spannungskomponente aus dem Hochspannungs-DC-Eingangssignal 115 entfernt wird. Dies führt zu einem skalierten Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) 125, welches auf einen Pegel skaliert ist, der zur Verarbeitung durch elektronische Schaltungen geeignet ist.
Bei Schritt 330 wird eine Größe/Amplitude des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 ermittelt und bei Schritt 340 wird ermittelt, ob die Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 größer oder gleich einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist.
Wenn die Größe/Amplitude des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 kleiner als die Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, wird der Zykluszähler 152 zurückgesetzt und das Verfahren 300 springt zu Schritt 320 zurück.
Wenn die Größe/Amplitude des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, geht das Verfahren zu den Schritten 350–376 weiter, bei denen eine Modulidentifizierung ausgeführt wird. Bei Schritt 350 wird eine Gleichtaktfrequenz (f_CM) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 ermittelt. Bei Schritt 362, 364, 366 werden eine Reihe von Prüfungen ausgeführt, um ein Modul zu identifizieren, welches die Quelle oder die Ursache des ACF ist. Beispielsweise wird bei Schritt 362 ermittelt, ob ein Absolutwert der Differenz zwischen der Gleichtaktfrequenz (f_CM) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 und einer ersten Schwellenwertfrequenz (f_TH1) kleiner als eine erste Frequenzdifferenz (Δf₁) ist. Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der Gleichtaktfrequenz (f_CM) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 und der ersten Schwellenwertfrequenz (f_TH1) kleiner als die erste Frequenzdifferenz (Δf₁) ist, dann geht das Verfahren 300 weiter zu Schritt 472, wo ein erstes Modul (Setze Modul-ID = 1) als die Quelle oder die Ursache des ACF identifiziert wird. Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der Gleichtaktfrequenz (f_CM) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 und der ersten Schwellenwertfrequenz (f_TH1) größer oder gleich der ersten Frequenzdifferenz (Δf₁) ist, dann geht das Verfahren 300 weiter zu Schritt 364, wo ermittelt wird, ob ein Absolutwert der Differenz zwischen der Gleichtaktfrequenz (f_CM) und einer zweiten Schwellenwertfrequenz (f_TH2) kleiner als eine zweite Frequenzdifferenz (Δf₂) ist. Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der Gleichtaktfrequenz (f_CM) und der zweiten Schwellenwertfrequenz (f_TH2) kleiner als die zweite Frequenzdifferenz (Δf₂) ist, dann geht das Verfahren 300 weiter zu Schritt 374, wo ein zweites Modul (Setze Modul-ID = 2) als die Quelle oder die Ursache des ACF identifiziert wird. Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der Gleichtaktfrequenz (f_CM) und der zweiten Schwellenwertfrequenz (f_TH2) größer oder gleich der zweiten Frequenzdifferenz (Δf₂) ist, dann geht das Verfahren 300 weiter zu Schritt 366, wo ermittelt wird, ob ein Absolutwert der Differenz zwischen der Gleichtaktfrequenz (f_CM) und einer dritten Schwellenwertfrequenz (f_TH3) kleiner als eine dritte Frequenzdifferenz (Δf₃) ist.
Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der Gleichtaktfrequenz (f_CM) und der dritten Schwellenwertfrequenz (f_TH3) kleiner als die dritte Frequenzdifferenz (Δf₃) ist, dann geht das Verfahren 300 weiter zu Schritt 376, wo ein drittes Modul (Setze Modul-ID = 3) als die Quelle oder die Ursache des ACF identifiziert wird. Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der Gleichtaktfrequenz (f_CM) und der dritten Schwellenwertfrequenz (f_TH3) größer oder gleich der dritten Frequenzdifferenz (Δf₃) ist, dann springt das Verfahren 300 zurück zu Schritt 320. Obwohl 3 veranschaulicht, dass drei Prüfschritte 362, 364, 366 ausgeführt werden (d. h. wenn nur drei Module vorhanden sind, die potentielle ACF-Quellen sind), ist festzustellen, dass in Abhängigkeit von der Anzahl potentieller zu identifizierender Module eine beliebige Anzahl an Prüfungen ausgeführt werden kann.
Nach dem Identifizieren eines Moduls, das den ACF verursacht, geht das Verfahren 300 zu Schritt 380 weiter, wo ein Fehlerzähler (N_fault) inkremen tiert wird. Der Fehlerzähler (N_fault) zählt eine Anzahl aufeinander folgender spezieller Perioden während welchen ein ACF-Ereignis detektiert wird.
Das Verfahren 300 geht dann zu Schritt 385 weiter, wo eine Fehlerverifizierung ausgeführt wird. Bei Schritt 385 wird ermittelt, ob ein durch den Fehlerzähler (N_fault) mitgeführter Zählwert, welcher eine Anzahl aufeinander folgender detektierter ACF-Ereignisse anzeigt, größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertanzahl (N_TH) (z. B. 3) ist. Wenn die Anzahl aufeinander folgender spezieller Perioden, während welchen ein Impuls vom ACF-Typ empfangen wird (N_fault) größer als die spezielle Schwellenwertanzahl (N_TH) ist, ist die Detektion eines ACF verifiziert. Ein tatsächlicher AC-Fehler (ACF) existiert, wenn der Zählwert (N_fault) die spezielle Schwellenwertanzahl (N_TH) (z. B. 3) überschreitet, da dies bedeutet, dass das Gleichtakt-AC-Spannungssignal 125 eine kontinuierliche Anzahl von Impulsen des ACF-Typs statt einen sporadischen oder zufälligen Impuls vom ACF-Typ umfasst. Das Zählen einer Anzahl von ACF-Ereignissen verringert die Wahrscheinlichkeit einer falschen Anzeige beispielsweise in einer Situation, in der ein einzelner Impuls auftritt, der keinem tatsächlichen ACF zugeordnet ist.
Wenn bei Schritt 385 ermittelt wird, dass der durch den Fehlerzähler (N_fault) mitgeführte Zählwert kleiner als die spezielle Schwellenwertanzahl (N_TH) (z. B. 3) ist, springt das Verfahren 300 zu Schritt 320 zurück, um das Überwachen des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) 125 auf zusätzliche ACF-Spannungsspitzen fortzusetzen. Es wird angemerkt, dass, wenn bei Schritt 340 keine weitere Spitze detektiert wird, bevor ein spezieller Zählwert erreicht wird, der Zähler dann zurückgesetzt wird, da die Anzahl aufeinander folgender spezieller Perioden, während welchen das Zählereingangssignal empfangen wird, kleiner als eine Schwellenwertanzahl (N_TH) (z. B. 3) ist, und es daher angenommen werden kann, dass die vorhe rigen Impulse vom ACF-Typ sporadische oder falsche Fehleranzeigen waren.
Wenn bei Schritt 385 ermittelt wird, dass der durch den Fehlerzähler (N_fault) mitgeführte Zählwert größer als die spezielle Schwellenwertanzahl (N_TH) (z. B. 3) ist, wurde der ACF verifiziert und das Modul, welches die Quelle oder die Ursache des ACF ist, wurde identifiziert. Das Verfahren 300 kann dann zu Schritt 390 weitergehen. Bei Schritt 390 kann ein Betrieb des Moduls, das den ACF verursacht, gestoppt werden (z. B. kann das Modul ausgeschaltet oder von dem Hochspannungs-DC-Bus 40 getrennt werden), ein Modulkennzeichner (ID) kann erzeugt werden, welcher das Modul kennzeichnet, das den ACF verursacht, und an einer Bedienerschnittstelle visuell angezeigt werden, und eine hörbare Anzeige kann erzeugt werden, welche die ACF-Bedingung anzeigt und/oder das Modul kennzeichnet, welches den ACF verursacht.
Einige der Ausführungsformen und Implementierungen sind voranstehend mit Hilfe von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und verschiedenen Verarbeitungsschritten beschrieben. Es sollte jedoch verstanden sein, dass derartige Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten realisiert sein können, die so ausgestaltet sind, dass sie die angegebenen Funktionen ausführen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, z. B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen verwenden, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuerungseinrichtungen ausführen können. Zudem werden Fachleute feststellen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen rein beispielhafte Implementierungen sind.
In diesem Dokument dürfen Bezugsausdrücke, wie etwa erster und zweiter und der gleichen, nur verwendet werden, um eine Einheit oder Aktion von einer weiteren Einheit oder Aktion zu unterscheiden, ohne dass es unbedingt erforderlich ist oder impliziert wird, dass irgendeine tatsächliche derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen derartigen Einheiten oder Aktionen besteht. Außerdem implizieren in Abhängigkeit von dem Kontext Begriffe wie etwa "verbinden" oder "gekoppelt mit", welche zum Beschreiben einer Beziehung zwischen verschiedenen Elementen verwendet werden, nicht, dass eine direkte physikalische Verbindung zwischen diesen Elementen bestehen muss. Zum Beispiel können zwei Elemente miteinander physikalisch, elektronisch, logisch oder auf irgendeine andere Weise durch ein oder mehrere zusätzliche Elemente verbunden sein.
Obwohl mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der voranstehenden genauen Beschreibung dargestellt wurde, ist festzustellen, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Es ist auch festzustellen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Ausgestaltung der Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken. Stattdessen wird die voranstehende genaue Beschreibung Fachleuten eine brauchbare Anleitung zur Implementierung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen bereitstellen. Es sollte verstanden sein, dass in der Funktion und Anordnung von Elementen verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren juristischen Äquivalenten offen gelegt ist.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: ein Hochspannungs-DC-Eingangssignal empfangen wird; ein Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) durch Entfernen einer Gegentakt-Spannungskomponente aus dem Hochspannungs-DC-Eingangssignal erzeugt wird; eine Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) gemessen wird; ermittelt wird, ob eine gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist; und ein AC-Fehlerdetektionssignal (ACF-Detektionssignal) erzeugt wird, wenn die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: das ACF-Detektionssignal und das Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) empfangen werden; ein Zählwert mitgeführt wird, welcher eine Anzahl aufeinander folgender Perioden anzeigt, bei denen die Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist; und der durch das Register mitgeführte Zählwert jedes Mal inkrementiert wird, wenn eine ACF-Spannungsspitze in dem Gleichtakt- AC-Spannungssignal (V_CM) vorhanden ist, während der Zykluszähler durch das ACF-Detektionssignal aktiviert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: ein Fehlerverifizierungssignal erzeugt wird, um anzuzeigen, dass eine Detektion des ACF verifiziert wurde, wenn der Zählwert größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertanzahl ist, wobei der Zählwert größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertanzahl ist, wenn die Anzahl aufeinander folgender Perioden, während welchen eine ACF-Spannungsspitze detektiert wird, größer oder gleich der speziellen Schwellenwertanzahl ist, wodurch angezeigt wird, dass das Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) eine aufeinander folgende Anzahl von ACF-Impulsen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das ACF-Detektionssignal ein Zähleraktivierungssignal ist und das Verfahren ferner umfasst, dass: das Zähleraktivierungssignal und das Gleichtakt-AC-Spannungssignal empfangen werden; ein Zählwert mitgeführt wird, welcher eine Anzahl aufeinander folgender Perioden anzeigt, bei denen die Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist; der Zählwert jedes Mal inkrementiert wird, wenn eine ACF-Spannungsspitze in dem Gleichtakt-AC-Spannungssignal vorhanden ist, während das Zähleraktivierungssignal empfangen wird; und ein Fehlerverifizierungssignal erzeugt wird, um anzuzeigen, dass eine Detektion des ACF verifiziert wurde, wenn der Zählwert größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertanzahl ist, wobei der Zählwert größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertan zahl ist, wenn die Anzahl aufeinander folgender Perioden, während welchen eine ACF-Spannungsspitze detektiert wird, größer oder gleich der speziellen Schwellenwertanzahl ist, wodurch angezeigt wird, dass das Gleichtakt-AC-Spannungssignal eine aufeinander folgende Anzahl von ACF-Impulsen enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der AC-Fehler (ACF) durch ein Modul verursacht wird, das mit einem Bus eines hybriden/elektrischen Antriebsstrangsystems gekoppelt ist, wobei jedes Modul eine diesem zugeordnete Grundbetriebsfrequenz (f_CM) aufweist, und wobei das Verfahren ferner umfasst, dass: eine Frequenz (f) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals ermittelt wird; und ein Identifizierungssignal der Frequenz (f) erzeugt wird, welches eine Grundbetriebsfrequenz (f_CM) in dem Gleichtakt-AC-Spannungssignal anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass: das Identifizierungssignal der Frequenz (f) empfangen wird; auf der Grundlage der Grundbetriebsfrequenz (f_CM), die in dem Identifizierungssignal der Frequenz (f) angegeben ist, das eine der Module ermittelt wird, welches die Quelle des ACF ist; und ein Modulidentifizierungssignal erzeugt wird, welches das eine der Module identifiziert, das die Quelle des ACF ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Ermittelns des einen der Module, welches die Quelle des ACF ist, auf der Grundlage der Grundbetriebsfrequenz (f_CM), die in dem Identifizierungssignal der Frequenz (f) angegeben ist, umfasst, dass: eine Suche in einer Nachschlagetabelle ausgeführt wird, welche jedem Modul eine entsprechende Betriebsfrequenz dieses Moduls zuordnet, um das eine der Module, das die Quelle des ACF ist, auf der Grundlage der Grundbetriebsfrequenz (f_CM), die in dem Identifizierungssignal der Frequenz (f) angegeben ist, zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass: eine Fehleranzeigeinformation erzeugt wird, welche das Modul, das den ACF verursacht, auf der Grundlage des Fehlerverifizierungssignals und des Modulidentifizierungssignals kennzeichnet, wobei die Fehleranzeigeinformation einen Fehlerausgabecode mit einem entsprechenden Modulkennzeichner (ID), welcher das Modul kennzeichnet, das den ACF verursacht, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass: ein Signal erzeugt wird, welches den Betrieb des Moduls stoppt, das den ACF verursacht.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass: ein Signal erzeugt wird, welches eine visuelle Anzeige eines Modulkennzeichners (ID) bewirkt, welcher das Modul kennzeichnet, das den ACF verursacht.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass: ein Signal erzeugt wird, das eine hörbare Anzeige verursacht, welche das Modul anzeigt, das den ACF verursacht.
Verfahren zum Detektieren eines AC-Fehlers (ACF), der durch ein Modul verursacht wird, das mit einem Bus eines hybriden/elektri schen Antriebsstrangsystems gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Hochspannungs-DC-Eingangssignal von dem Bus empfangen wird; ein Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) erzeugt wird, indem eine Gegentakt-Spannungskomponente aus dem Hochspannungs-DC-Eingangssignal entfernt wird; eine Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) gemessen wird; ermittelt wird, ob eine gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist; und ein AC-Fehlerdetektionssignal (ACF-Detektionssignal) erzeugt wird, wenn die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Messens einer Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) umfasst, dass: eine Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) gemessen wird; wobei der Schritt des Ermittelns, ob eine gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, umfasst, dass: ermittelt wird, ob eine gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, wobei das Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) eine oder mehrere ACF-Spannungsspitzen während eines ACF-Ereignisses umfasst; und wobei der Schritt des Erzeugens eines AC-Fehlerdetektionssignals (ACF-Detektionssignals), wenn die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist, umfasst, dass: ein AC-Fehlerdetektionssignal (ACF-Detektionssignal) erzeugt wird, um ein ACF-Detektionssignal zu erzeugen, welches anzeigt, dass ein ACF-Ereignis detektiert wurde, wenn die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist.
Verfahren zum Detektieren und Verifizieren eines AC-Fehlers (ACF), der durch ein Modul verursacht wird, das mit einem Bus eines hybriden/elektrischen Antriebsstrangsystems gekoppelt ist, wobei jedes Modul eine diesem zugeordnete Grundbetriebsfrequenz (f_CM) aufweist, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Hochspannungs-DC-Eingangssignal von dem Bus empfangen wird; ein Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) erzeugt wird, indem eine Gegentakt-Spannungskomponente aus dem Hochspannungs-DC-Eingangssignal entfernt wird; eine Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) gemessen wird; ermittelt wird, ob eine gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich einer Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist; und ein AC-Fehlerdetektionssignal (ACF-Detektionssignal) erzeugt wird, wenn die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist; das ACF-Detektionssignal und das Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) empfangen werden; ein Zählwert mitgeführt wird, welcher eine Anzahl aufeinander folgender Perioden anzeigt, bei denen die Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Fehlerdetektions-Schwellenwertspannung (V_TH) ist; der Zählwert jedes Mal inkrementiert wird, wenn eine ACF-Spannungsspitze in dem Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) vorhanden ist, während das ACF-Detektionssignal empfangen wird; und ein Fehlerverifizierungssignal erzeugt wird, um anzuzeigen, dass eine Detektion des ACF verifiziert wurde, wenn der Zählwert größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertanzahl ist, wobei der Zählwert größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertanzahl ist, wenn die Anzahl aufeinander folgender Perioden, während welchen eine ACF-Spannungsspitze detektiert wird, größer oder gleich der speziellen Schwellenwertanzahl ist, wodurch angezeigt wird, dass das Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) eine aufeinander folgende Anzahl von ACF-Impulsen umfasst.
Verfahren, das umfasst, dass: eine Gegentakt-Spannungskomponente aus einem DC-Eingangssignal entfernt wird, um ein Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) zu erzeugen, das auf etwa null Volt ausgerichtet ist; eine Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) gemessen wird; und ein AC-Fehlerdetektionssignal (ACF-Detektionssignal) erzeugt wird, wenn die gemessene Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich einer Schwellenwertspannung (V_TH) ist.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst, dass: ein Zählwert mitgeführt wird, welcher eine Anzahl aufeinander folgender Perioden anzeigt, bei denen die Größe des Gleichtakt-AC-Spannungssignals (V_CM) größer oder gleich der Schwellenwertspannung (V_TH) ist; und der Zählwert jedes Mal inkrementiert wird, wenn eine ACF-Spannungsspitze in dem Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) vorhanden ist, während der Zykluszähler durch das ACF-Detektionssignal aktiviert ist.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner umfasst, dass: ein Fehlerverifizierungssignal erzeugt wird, um anzuzeigen, dass eine Detektion des ACF verifiziert wurde, wenn der Zählwert größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertanzahl ist, wobei der Zählwert größer oder gleich einer speziellen Schwellenwertanzahl ist, wenn die Anzahl aufeinander folgender Perioden, während welchen eine ACF-Spannungsspitze detektiert wird, größer oder gleich der speziellen Schwellenwertanzahl ist, wodurch angezeigt wird, dass das Gleichtakt-AC-Spannungssignal (V_CM) eine aufeinander folgende Anzahl von ACF-Impulsen enthält.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der AC-Fehler (ACF) durch ein Modul verursacht wird, das mit einem Bus eines hybriden/elektrischen Antriebsstrangsystems gekoppelt ist, wobei jedes Modul eine diesem zugeordnete Grundbetriebsfrequenz (f_CM) aufweist, und das ferner umfasst, dass: eine Frequenz (f) des Gleichtakt-AC-Spannungssignals ermittelt wird; ein Identifizierungssignal der Frequenz (f) erzeugt wird, welches eine Grundbetriebsfrequenz (f_CM) in dem Gleichtakt-AC-Spannungssignal anzeigt; das eine der Module, das die Quelle des ACF ist, auf der Grundlage der Grundbetriebsfrequenz (f_CM), die in dem Identifizierungssignal der Frequenz (f) angegeben ist, ermittelt wird; und ein Modulidentifizierungssignal erzeugt wird, welches das eine der Module identifiziert, das die Quelle des ACF ist.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst, dass: das Modul, welches den ACF verursacht, auf der Grundlage des Fehlerverifizierungssignals und des Modulidentifizierungssignals identifiziert wird; und
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst, dass: ein Betrieb des Moduls, das den ACF verursacht, gestoppt wird.