DE102012008626A1 - Method and arrangement for error detection in a pre-charging process - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung eines Vorladevorgangs für eine elektrische Last (8) mit einem kapazitiven Element, insbesondere einem Zwischenkreiskondensator (6), mit folgenden Schritten: – Starten (S2) des Vorladevorgangs durch Schließen eines Stromkreises durch die elektrische Last (8) mithilfe einer Vorladeschaltung (10); – Erfassen (S3) einer Angabe über einen Stromfluss durch die Vorladeschaltung (10); und – Erkennen (S4) eines Fehlers, wenn die Angabe über den Stromfluss nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Starten des Vorladevorgangs unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt.The invention relates to a method for fault detection of a precharging process for an electrical load (8) having a capacitive element, in particular an intermediate circuit capacitor (6), comprising the following steps: - starting (S2) the precharging operation by closing a circuit through the electrical load (8) by means of a precharge circuit (10); - detecting (S3) an indication of a current flow through the precharge circuit (10); and - detecting (S4) an error if the indication of the current flow does not fall below a predetermined threshold within a predetermined period of time after the start of the precharge operation.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft elektrische Antriebssysteme, insbesondere zum Antrieb von Elektro- oder Hybridfahrzeugen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zum Durchführen von Schaltvorgängen zum Zuschalten von Batteriesystemen.The invention relates to electric drive systems, in particular for driving electric or hybrid vehicles. Furthermore, the present invention relates to measures for performing switching operations for connecting battery systems.
Stand der TechnikState of the art
Elektro- oder Hybridfahrzeuge weisen in der Regel als Energiequelle ein Batteriesystem, insbesondere ein Hochvoltbatteriesystem mit Li-Ionenzellen, eine Brennstoffzelle oder dergleichen auf. Derartige Energiequellen weisen häufig einen sehr geringen Innenwiderstand auf, durch den es beim Zuschalten des Batteriesystems an eine mit einer Zwischenkreiskapazität gepufferten Last, wie es beispielsweise bei einem Traktionsnetz mit einem oder mehreren Elektromotoren der Fall ist, zu sehr hohen Strömen kommt. Dies gilt insbesondere, wenn die Zwischenkreiskapazität der Leistungselektronik des Traktionsnetzes vollständig entladen ist. Ein solcher Stromimpuls kann zu einer übermäßigen Belastung, Schädigung oder Zerstörung von Komponenten führen.Electric or hybrid vehicles usually have as a source of energy a battery system, in particular a high-voltage battery system with Li-ion cells, a fuel cell or the like. Such energy sources often have a very low internal resistance, which leads to very high currents when the battery system is connected to a load buffered with a DC link capacitance, as is the case, for example, with a traction network with one or more electric motors. This is especially true when the DC link capacity of the power electronics of the traction network is completely discharged. Such a current pulse can lead to excessive loading, damage or destruction of components.
Eine Möglichkeit, solche Stromspitzen zu reduzieren, besteht in dem Vorsehen einer Vorladeschaltung, wie es aus den Druckschriften
Beim Vorladen können insbesondere im Kurzschlussfall innerhalb des Traktionsnetzes nennenswerte Ströme durch den Vorladewiderstand fließen, die zu einer Beschädigung in der Vorladeschaltung oder eines Bauelements des Traktionsnetzes führen können. Aus der
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch die Anordnung zum Feststellen eines Fehlers in einer elektrischen Last einem Traktionsnetz eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 sowie durch das Motorsystem und das Verfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by the arrangement for detecting an error in an electrical load a traction network of a motor vehicle according to claim 1 and by the motor system and the method according to the independent claims.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zur Fehlererkennung bei einem Vorladevorgang für eine elektrische Last mit einem kapazitiven Element, insbesondere einem Zwischenkreiskondensator, vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Starten des Vorladevorgangs durch Schließen eines Stromkreises durch die elektrische Last mithilfe einer Vorladeschaltung;
- – Erfassen einer Angabe über einen Stromfluss durch die Vorladeschaltung; und
- – Erkennen eines Fehlers, wenn die Angabe über den Stromfluss nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Starten des Vorladevorgangs unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt.
- - starting the precharge by closing a circuit by the electrical load by means of a precharge circuit;
- - detecting an indication of a current flow through the precharge circuit; and
- Detecting an error if the indication of the current flow does not fall below a predetermined threshold value within a predetermined period of time after the start of the pre-charging process.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, eine Stromschwelle für einen Stromfluss durch die Vorladeschaltung zu definieren, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn der Stromfluss durch die Vorladeschaltung innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer nicht unter die Stromschwelle fällt. Damit ist es möglich, einen Fehler in einer elektrischen Last festzustellen, wobei vor einem Schalten einer niederohmigen Verbindung zwischen einer Energiequelle und der elektrischen Last zunächst ein Vorladevorgang mit einem Vorladewiderstand durchgeführt wird, um ein kapazitives Element der elektrischen Last aufzuladen. Gelangt der Stromwert nicht innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer unter den durch die Stromschwelle angegebenen Stromwert, so kann dies als das Vorliegen eines niederohmigen Strompfads in der elektrischen Last interpretiert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Kurzschluss in der elektrischen Last vorhanden ist.An idea of the above method is to define a current threshold for a current flow through the precharge circuit, wherein an error is detected when the current flow through the precharge circuit does not fall below the current threshold within the predetermined time period. Thus, it is possible to detect a fault in an electrical load, wherein before a low-resistance connection between a power source and the electrical load, a precharge with a pre-charge resistance is performed first to charge a capacitive element of the electrical load. If the current value does not reach the current value indicated by the current threshold within the predetermined period of time, this can be interpreted as the presence of a low-impedance current path in the electrical load. This is especially the case when there is a short circuit in the electrical load.
Weiterhin kann als die Angabe über den Stromfluss eine Spannung an einem Vorladewiderstand der Vorladeschaltung erfasst werden.Furthermore, as the indication of the current flow, a voltage on a precharge resistor of the precharge circuit can be detected.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorladeschaltung zwischen einer Energiequelle und der elektrischen Last angeordnet sein, wobei als die Angabe über den Stromfluss eine Spannungsdifferenz zwischen einer Energiequellenspannung der Energiequelle und einer Spannung an der elektrischen Last erfasst wird.According to one embodiment, the precharge circuit may be disposed between a power source and the electrical load, wherein as the indication of the current flow, a voltage difference between a power source voltage of the power source and a voltage on the electrical load is detected.
Insbesondere kann bei Erkennen des Fehlers der Vorladevorgang durch Öffnen des Stromkreises abgebrochen werden.In particular, upon detection of the fault, the pre-charging operation can be interrupted by opening the circuit.
Weiterhin kann zumindest nach dem Starten des Vorladevorgangs eine Temperatur in der Vorladeschaltung erfasst und ein weiterer Fehler erkannt werden, wenn die erfasste Temperatur eine vorgegebene Temperaturschwelle übersteigt.Furthermore, at least after the start of the precharge process, a temperature in the precharge circuit can be detected and a further fault can be detected if the detected temperature exceeds a predetermined temperature threshold.
Es kann vorgesehen sein, dass bei Erkennen des weiteren Fehlers der Vorladevorgang durch Öffnen des Stromkreises abgebrochen wird und ein erneuter Vorladevorgang nicht vor einem Abkühlen der Temperatur in der Vorladeschaltung unter die vorgegebene Temperaturschwelle gestartet wird.It can be provided that, upon detection of the further fault, the precharging process is interrupted by opening the electric circuit and a new precharging process is not started before the temperature in the precharge circuit is cooled below the predetermined temperature threshold.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Anordnung zur Fehlererkennung bei einem Vorladevorgang für eine elektrische Last mit einem kapazitiven Element, insbesondere einem Zwischenkreiskondensator, vorgesehen, umfassend:
- – eine Einrichtung zum Erfassen einer Angabe über einen Stromfluss durch die Vorladeschaltung;
- – eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um den Vor ladevorgang durch Schließen eines Stromkreises durch die elektrische Last mithilfe einer Vorladeschaltung zu starten; und einen Fehler zu erkennen, wenn die Angabe über den Stromfluss nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Starten des Vorladevorgangs unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt.
- - means for detecting an indication of current flow through the precharge circuit;
- A control unit configured to start the pre-charge operation by closing a circuit by the electrical load by means of a precharge circuit; and detect an error if the indication of the current flow does not fall below a predetermined threshold within a predetermined period of time after the start of the precharge operation.
Weiterhin kann die obige Anordnung mit der Vorladeschaltung versehen sein, wobei die Vorladeschaltung eine Serienschaltung eines Vorladeschalters und eines Vorladewiderstandes aufweist und zwischen einer elektrischen Energiequelle und der elektrischen Last angeordnet ist.Furthermore, the above arrangement may be provided with the precharge circuit, wherein the precharge circuit comprises a series connection of a precharge switch and a precharge resistor and is disposed between an electric power source and the electric load.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Die Batterieeinheit
Das Traktionsnetz
Beim Schalten der Hauptschalter
Da ein solch hoher Stromfluss zu einer schädigenden Belastung von Komponenten sowohl in dem Energiequellensystem
Der Vorladewiderstand
Der Einschaltvorgang, bei dem elektrische Energie an das Energiequellensystem
Weiterhin führt die Steuereinheit
In dem Abfrageschritt S1 wird zunächst abgefragt, ob ein Verbinden der Batterieeinheit
In Schritt S2 werden, gesteuert durch die Steuereinheit
In einem Schritt S3 wird die Spannung über dem Vorladewiderstand
Sobald im nachfolgenden Schritt S4 festgestellt wird, dass der Spannungsabfall über dem Vorladewiderstand
Dass der Spannungsabfall über dem Vorladewiderstand
In Schritt S5 wird bei Feststellen eines ordnungsgemäßen Vorladens der Zwischenkreiskapazität
In Schritt S6 wird bei Feststellen eines nicht ordnungsgemäßen Vorladens der Zwischenkreiskapazität
Anstelle der Spannungsmessung über dem Vorladewiderstand
Alternativ oder zusätzlich kann überprüft werden, ob sich die Spannungsdifferenz zwischen der Batterieeinheit
Weiterhin kann mithilfe eines Temperaturfühlers die Temperatur des Vorladewiderstands
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Systemsystem
- 22
- Traktionsnetztraction power
- 33
- EnergiequellensystemEnergy System
- 31, 3231, 32
- EnergiequellenanschlüsseEnergy Connections
- 44
- Batterieeinheitbattery unit
- 4141
- Batteriezellenbattery cells
- 42, 4342, 43
- BatteriezellenanschlüsseBattery cell terminals
- 51, 5251, 52
- erster, zweiter Hauptschalterfirst, second main switch
- 66
- ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
- 77
- Treiberschaltungdriver circuit
- 88th
- elektrische Lastelectrical load
- 1010
- Vorladeschaltungprecharge circuit
- 1111
- Vorladeschalterprecharge
- 1212
- Vorladewiderstandprecharging
- 1515
- Steuereinheitcontrol unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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