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 DE 10 2009 012 901 A1 , DE 102 20 255 A1 , DE 10 2009 053 712 A1 und DE 10 2007 048 620 A1 bekannt ist. Derartige Vorladeschaltungen weisen eine serielle Verschaltung eines Schaltelements und eines Vorladewiderstands auf, die parallel zu einem Hauptschalter, wie beispielsweise einem Relais, Schütz oder dergleichen, angeordnet sind. Vor dem Schalten des Hauptschalters wird das Schaltelement der Vorladeschaltung geschlossen, um so ein Aufladen der Zwischenkreiskapazität durch den Vorladewiderstand mit einem geringeren Strom durchführen zu können.One way to reduce such current spikes is to provide a precharge circuit as is known from the references DE 10 2009 012 901 A1 . DE 102 20 255 A1 . DE 10 2009 053 712 A1 and DE 10 2007 048 620 A1 is known. Such precharging circuits comprise a series connection of a switching element and a precharge resistor, which are arranged in parallel with a main switch, such as a relay, contactor or the like. Prior to the switching of the main switch, the switching element of the precharge circuit is closed, so as to be able to perform a charging of the DC link capacitance by the precharging resistor with a lower current.

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 DE 10 2007 048 620 A1 ist beispielsweise bekannt, beim Zuschalten einer Hochspannungsenergiequelle zunächst den Schalter der Vorladeschaltung zu schließen und dann die an einer Hochspannungsenergielast anliegende Spannung zu messen. Die an der Hochspannungsenergielast anliegende Spannung wird verwendet, um zu ermitteln, ob ein Kurzschluss oder eine Leitungsunterbrechung vorliegt. Wenn eine Abweichung der an der Hochspannungsenergielast anliegenden Spannung festgestellt wird, wird die Hochspannungsenergiequelle getrennt, um das Fahrzeug und seine Benutzer zu schützen.During pre-charging, appreciable currents can flow through the precharging resistor, in particular in the event of a short circuit within the traction network, which can lead to damage in the precharging circuit or a component of the traction network. From the DE 10 2007 048 620 A1 For example, when connecting a high voltage power source, it is known to first close the switch of the precharge circuit and then measure the voltage applied to a high voltage power load. The voltage applied to the high voltage power load is used to determine if there is a short circuit or open circuit. When a deviation of the voltage applied to the high voltage power load is detected, the high voltage power source is disconnected to protect the vehicle and its users.

Aus der DE 102 20 255 A1 ist bekannt, dass ein Vorladefehler signalisiert wird, wenn die Änderung der Spannung über die Zeit geringer ist als 2 V in 10 sec, so dass ein Ladevorgang, der Zwischenkreiskapazität durch Entkoppeln des Vorladeschaltschützes (Vorladeschalters) beendet wird. Insbesondere bei der Kurzschlusserkennung muss in den obigen Fällen überprüft werden, ob die anliegende Spannung einen bestimmten Spannungsschwellenwert unterschreitet, wobei diese Überprüfung nur dann aktiviert wird, wenn das Vorladen mithilfe der Vorladeschaltung aktiv ist. Eine Realisierung einer solchen Abfrage ist jedoch aufwändig und es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vereinfachte Feststellung eines Kurzschlusses in dem Traktionsnetz durchzuführen.From the DE 102 20 255 A1 It is known that a Vorladefehler is signaled when the change in voltage over time is less than 2 V in 10 seconds, so that a charging process, the DC link capacity by decoupling the Vorladeschaltschützes (precharge switch) is terminated. In particular, in the case of short-circuit detection, it must be checked in the above cases whether the applied voltage falls below a certain voltage threshold value, this check being activated only if pre-charging by means of the pre-charging circuit is active. However, a realization of such a query is complicated and it is therefore an object of the present invention to carry out a simplified determination of a short circuit in the traction network.

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.
According to a first aspect, a method for error detection in a precharging process for an electrical load with a capacitive element, in particular an intermediate circuit capacitor, is provided, which comprises the following steps:
  • - 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.
According to a further aspect, an arrangement for fault detection in a precharging process for an electrical load with a capacitive element, in particular an intermediate circuit capacitor, is provided, comprising:
  • - 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:

1 eine schematische Darstellung eines Systems zum Betreiben eines Traktionsnetzes in einem Kraftfahrzeug; 1 a schematic representation of a system for operating a traction network in a motor vehicle;

2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Feststellen eines elektrischen Fehlers in dem Traktionsnetz. 2 a flowchart for illustrating a method for detecting an electrical fault in the traction network.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

1 zeigt ein System 1 zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Last, wie z. B. einem Traktionsnetz 2 und einem Energiequellensystem 3. Das Energiequellensystem 3 umfasst als Energiequelle eine Batterieeinheit 4. 1 shows a system 1 for driving a motor vehicle with an electrical load, such. B. a traction network 2 and a power source system 3 , The energy source system 3 includes a battery unit as the power source 4 ,

Die Batterieeinheit 4 weist Batteriezellen 41 sowie einen ersten und einen zweiten Batterieeinheitsanschluss 42, 43 auf, um elektrische Energie über eine Schalteinheit 5 an das Traktionsnetz 2 bereitzustellen. Die Schalteinheit 5 weist einen ersten Hauptschalter 51 zum Verbinden des ersten Batterieeinheitsanschlusses 42 mit einem ersten Energiequellenanschluss 31 und einen zweiten Hauptschalter 52 zum Verbinden des zweiten Batterieeinheitsanschlusses 43 mit einem zweiten Energiequellenanschluss 32 auf. Die Hauptschalter können durch einen Halbleiterschalter oder durch ein Relais oder Schütz ausgebildet sein oder dieses enthalten.The battery unit 4 has battery cells 41 and a first and a second battery unit connector 42 . 43 on to electrical energy via a switching unit 5 to the traction network 2 provide. The switching unit 5 has a first main switch 51 for connecting the first battery unit connector 42 with a first power source connection 31 and a second main switch 52 for connecting the second battery unit port 43 with a second power source connection 32 on. The main switches may be formed by or include a semiconductor switch or a relay or contactor.

Das Traktionsnetz 2 ist an dem ersten Energiequellenanschluss 31 und an dem zweiten Energiequellenanschluss 32 angeschlossen, so dass dieses mit elektrischer Energie versorgbar ist. Das Traktionsnetz 2 umfasst einen Zwischenkreiskondensator 6 und eine Treiberschaltung 7 zum Betreiben einer Last 8, wie beispielsweise einer elektronisch kommutierten elektrischen Maschine.The traction network 2 is at the first power source connection 31 and at the second power source terminal 32 connected, so that this is supplied with electrical energy. The traction network 2 includes a DC link capacitor 6 and a driver circuit 7 to operate a load 8th , such as an electronically commutated electrical machine.

Beim Schalten der Hauptschalter 5 zum Bereitstellen von elektrischer Energie in dem Traktionsnetz 2 muss je nach Ladezustand des Zwischenkreiskondensators 6 zunächst eine Aufladung des Zwischenkreiskondensators 6 auf die von dem Energiequellensystem 3 bereitgestellte Energiequellenspannung erfolgen. Dies kann in vollständig entladenem Zustand des Zwischenkreiskondensators 6 aufgrund eines geringen Innenwiderstands der Batterieeinheit 4 zu einem hohen Stromfluss führen.When switching the main switch 5 for providing electrical energy in the traction network 2 must depend on the state of charge of the DC link capacitor 6 initially a charge of the DC link capacitor 6 on the from the power source system 3 provided power source voltage done. This can be done in completely discharged state of the DC link capacitor 6 due to a low internal resistance of the battery unit 4 lead to a high current flow.

Da ein solch hoher Stromfluss zu einer schädigenden Belastung von Komponenten sowohl in dem Energiequellensystem 3 als auch in dem Traktionsnetz 2 führen kann, ist daher zum Bereitstellen von elektrischer Energie an das Traktionsnetz 2 zunächst ein Vorladevorgang vorgesehen. Dazu ist eine Vorladeschaltung 10 parallel zu dem ersten Hauptschalter 51 geschaltet. Die Vorladeschaltung 10 umfasst einen Vorladeschalter 11, beispielsweise in Form eines Halbleiterschalters oder eines Relais oder eines Schützes, und einen seriell dazu geschalteten Vorladewiderstand 12. Because such a high current flow leads to a damaging load on components in both the power source system 3 as well as in the traction network 2 Therefore, is to provide electrical energy to the traction network 2 initially provided a pre-charge. This is a precharge circuit 10 parallel to the first main switch 51 connected. The precharge circuit 10 includes a precharge switch 11 , For example, in the form of a semiconductor switch or a relay or a contactor, and a pre-charge resistor connected in series 12 ,

Der Vorladewiderstand 12 ist so dimensioniert, dass der Zwischenkreiskondensator 6 bei Schließen des Vorladeschalters 11 innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer vollständig aufgeladen werden kann. Gleichzeitig dient der Vorladewiderstand 12 dazu, den Stromfluss aus den Batteriezellen 4 in das Traktionsnetz 2 zu begrenzen.The precharge resistor 12 is dimensioned so that the DC link capacitor 6 when closing the precharge switch 11 can be fully charged within a predetermined period of time. At the same time, the pre-charging resistor is used 12 to do this, the current flow out of the battery cells 4 into the traction network 2 to limit.

Der Einschaltvorgang, bei dem elektrische Energie an das Energiequellensystem 3 angelegt wird, wird durch eine Steuereinheit 15 gesteuert. Die Steuereinheit 15 kann entsprechend einer externen Einschaltvorgabe zunächst den zweiten Hauptschalter 52 sowie den Vorladeschalter 11 in geeigneter Weise zum Schließen ansteuern, so dass ein Stromfluss durch die Energiequellenanschlüsse 31, 32 bewirkt wird.The switch-on process, in which electrical energy to the power source system 3 is created by a control unit 15 controlled. The control unit 15 can according to an external switch-on initially the second main switch 52 and the precharge switch 11 in a suitable manner to close, so that a current flow through the power source terminals 31 . 32 is effected.

Weiterhin führt die Steuereinheit 15 das Verfahren zum Feststellen eines Fehlers aus, das nachfolgend anhand des Flussdiagramms der 2 näher beschrieben wird.Furthermore, the control unit performs 15 the method for detecting an error, which is described below with reference to the flowchart of 2 will be described in more detail.

In dem Abfrageschritt S1 wird zunächst abgefragt, ob ein Verbinden der Batterieeinheit 4 mit dem Traktionsnetz 2 erfolgen soll, um diesem elektrische Energie bereitzustellen. Ist dies der Fall (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit Schritt S2 fortgesetzt, andernfalls (Alternative: Nein) wird die Abfrage des Schritts S1 entsprechend so lange wiederholt, bis eine Verbindung der Energiequelle 3 mit dem Traktionsnetz 2 angefordert wird.In the interrogation step S1, it is first queried whether a connection of the battery unit 4 with the traction network 2 should be done to provide this electrical energy. If this is the case (alternative: yes), the method is continued with step S2, otherwise (alternative: no), the query of step S1 is repeated until a connection of the energy source 3 with the traction network 2 is requested.

In Schritt S2 werden, gesteuert durch die Steuereinheit 15, der Vorladeschalter 11 und der zweite Hauptschalter 52 geschlossen, so dass ein Stromfluss über den Vorladewiderstand 12 in das Traktionsnetz 2 erfolgt, wobei der Zwischenkreiskondensator 6 aufgeladen wird.In step S2, controlled by the control unit 15 , the precharge switch 11 and the second main switch 52 closed, allowing a current flow through the pre-charge resistor 12 into the traction network 2 takes place, wherein the DC link capacitor 6 is charged.

In einem Schritt S3 wird die Spannung über dem Vorladewiderstand 12 abgegriffen und der Steuereinheit 15 eine entsprechende Angabe zugeführt. Dies kann durch einen separaten oder in der Steuereinheit 15 integrierten Analog-Digital-Wandler erfolgen.In a step S3, the voltage becomes above the precharge resistance 12 tapped and the control unit 15 an appropriate indication supplied. This can be done by a separate or in the control unit 15 integrated analog-to-digital converter.

Sobald im nachfolgenden Schritt S4 festgestellt wird, dass der Spannungsabfall über dem Vorladewiderstand 12 innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer unter einen vorgegebenen Spannungsschwellenwert fällt (Alternative: Ja), wird der Vorladevorgang als erfolgreich erkannt und das Verfahren mit Schritt S5 fortgesetzt. Wird stattdessen festgestellt, dass die Spannung über dem Vorladewiderstand 12 nicht innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer unter den Spannungsschwellenwert fällt (Alternative: Nein), so wird das Verfahren mit Schritt S6 fortgesetzt.Once it is determined in the subsequent step S4 that the voltage drop across the precharge resistor 12 within a predetermined period of time falls below a predetermined voltage threshold (alternative: yes), the pre-charge is recognized as successful and the process continues with step S5. Instead, it determines that the voltage is above the precharge resistance 12 is not within the predetermined period of time falls below the voltage threshold (alternative: no), the method proceeds to step S6.

Dass der Spannungsabfall über dem Vorladewiderstand 12 innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer unter einen vorgegebenen Spannungsschwellenwert fällt, wird festgestellt mithilfe eines in der Steuereinheit 15 angeordneten Zeitgebers. Signalisiert der Zeitgeber den Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer nach Einschalten des Vorladeschalters 11, so wird die Spannung über dem Vorladewiderstand 12 detektiert und mit dem Spannungsschwellenwert verglichen. Unterschreitet die Spannung über dem Vorladewiderstand 12 den Spannungsschwellenwert nicht, so wird das Verfahren mit Schritt S6 fortgesetzt.That the voltage drop across the pre-charge resistor 12 within a predetermined period of time falls below a predetermined voltage threshold, is determined by means of a in the control unit 15 arranged timer. The timer signals the expiration of the predetermined period of time after switching on the pre-charge switch 11 , so the voltage across the precharge resistor 12 detected and compared with the voltage threshold. Below the voltage above the pre-charge resistance 12 the voltage threshold, the process proceeds to step S6.

In Schritt S5 wird bei Feststellen eines ordnungsgemäßen Vorladens der Zwischenkreiskapazität 6 der noch nicht geschlossene erste Hauptschalter 51 geschlossen.In step S5, upon detection of proper precharge, the DC link capacity becomes 6 the not yet closed first main switch 51 closed.

In Schritt S6 wird bei Feststellen eines nicht ordnungsgemäßen Vorladens der Zwischenkreiskapazität 6 das Vorladen als nicht erfolgreich abgebrochen, da ein Fehler vorliegen muss, wie beispielsweise ein Kurzschluss innerhalb des Traktionsnetzes 2. Dazu wird der Vorladeschalter 11 und/oder der zweite Hauptschalter 52 geöffnet und in Schritt S7 ein entsprechender Fehler signalisiert.In step S6, when abnormal precharge is detected, the DC link capacity becomes 6 the precharge is aborted as unsuccessful because there must be a fault, such as a short circuit within the traction network 2 , This is the preload switch 11 and / or the second main switch 52 opened and signaled in step S7 a corresponding error.

Anstelle der Spannungsmessung über dem Vorladewiderstand 12 kann auch eine sonstige Strommessung durch die Vorladeschaltung 10 erfolgen.Instead of measuring the voltage across the precharge resistor 12 can also be another current measurement by the Vorladeschaltung 10 respectively.

Alternativ oder zusätzlich kann überprüft werden, ob sich die Spannungsdifferenz zwischen der Batterieeinheit 4, d. h. die Spannung an der Batterieeinheit UBatt, und der Zwischenkreisspannung, d. h. der Spannung des Zwischenkreiskondensators 6, verändert, sobald der Vorladevorgang gestartet wird. Das Vorladen wird als erfolgreich erkannt, wenn die Spannungsdifferenz innerhalb einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer unter einen Spannungsdifferenzschwellenwert fällt. Ansonsten wird ein Fehler im Vorladevorgang erkannt.Alternatively or additionally, it can be checked whether the voltage difference between the battery unit 4 , ie the voltage across the battery unit U Batt , and the intermediate circuit voltage, ie the voltage of the DC link capacitor 6 , changed as soon as the preload process is started. The precharge is recognized as successful if the voltage difference falls below a voltage difference threshold within a further predetermined period of time. Otherwise, an error is detected during the pre-charging process.

Weiterhin kann mithilfe eines Temperaturfühlers die Temperatur des Vorladewiderstands 12 erfasst und abhängig von einer Erwärmung des Vorladewiderstands 12 während des Vorladevorgangs ein Fehler erkannt werden, wenn die Temperatur des Vorladewiderstands 12 vor Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer über eine Schwellentemperatur steigt.Furthermore, using a temperature sensor, the temperature of the pre-charging resistor 12 recorded and depending on a warming of the Vorladewiderstands 12 during the precharge process, an error is detected when the temperature of the precharge resistor 12 rises above a threshold temperature before the predetermined time has expired.

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

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Claims (8)

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.Method for fault detection of a precharging process for an electrical load ( 8th ) with a capacitive element, in particular a DC link capacitor ( 6 ), comprising the following steps: - starting (S2) the pre-charging process by closing a circuit by the electrical load ( 8th ) 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. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als die Angabe über den Stromfluss eine Spannung an einem Vorladewiderstand (12) der Vorladeschaltung (10) erfasst wird.The method of claim 1, wherein as the indication of current flow, a voltage on a pre-charge resistance ( 12 ) of the precharge circuit ( 10 ) is detected. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vorladeschaltung (10) zwischen einer Energiequelle (4) und der elektrischen Last (8) angeordnet ist, wobei als die Angabe über den Stromfluss eine Spannungsdifferenz zwischen einer Energiequellenspannung der Energiequelle (4) und einer Spannung an der elektrischen Last (8) erfasst wird.Method according to claim 1, wherein the precharge circuit ( 10 ) between an energy source ( 4 ) and the electrical load ( 8th ), wherein, as the indication of the current flow, a voltage difference between a power source voltage of the power source (FIG. 4 ) and a voltage at the electrical load ( 8th ) is detected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei Erkennen eines Fehlers der Vorladevorgang durch Öffnen des Stromkreises abgebrochen wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein upon detection of a fault, the pre-charging is interrupted by opening the circuit. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zumindest nach dem Starten des Vorladevorgangs eine Temperatur in der Vorladeschaltung (10) erfasst und ein weiterer Fehler erkannt wird, wenn die erfasste Temperatur eine vorgegebene Temperaturschwelle übersteigt.Method according to one of claims 1 to 4, wherein at least after the start of the pre-charging a temperature in the Vorladeschaltung ( 10 ) is detected and another error is detected when the detected temperature exceeds a predetermined temperature threshold. Verfahren nach Anspruch 5, wobei 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.The method of claim 5, wherein upon detection of the further fault, the precharge is discontinued by opening the circuit and a recharge is not started before cooling the temperature in the precharge circuit below the predetermined temperature threshold. Anordnung zur Fehlererkennung eines Vorladevorgangs für eine elektrische Last (8) mit einem kapazitiven Element, insbesondere einem Zwischenkreiskondensator (6), umfassend: – eine Einrichtung zum Erfassen einer Angabe über einen Stromfluss durch eine Vorladeschaltung (10); – eine Steuereinheit (15), die ausgebildet ist, um den Vorladevorgang durch Schließen eines Stromkreises durch die elektrische Last mithilfe der Vorladeschaltung (10) 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.Arrangement for fault detection of a precharging process for an electrical load ( 8th ) with a capacitive element, in particular a DC link capacitor ( 6 ), comprising: means for detecting an indication of current flow through a precharge circuit ( 10 ); A control unit ( 15 ), which is designed to prevent the precharging operation by closing a circuit by the electrical load by means of the precharge circuit ( 10 ) to start; 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. Anordnung nach Anspruch 7, mit der Vorladeschaltung (10), wobei die Vorladeschaltung (10) eine Serienschaltung eines Vorladeschalters (11) und eines Vorladewiderstandes (12) aufweist und zwischen einer elektrischen Energiequelle (4) und der elektrischen Last (8) angeordnet ist.Arrangement according to Claim 7, with the precharge circuit ( 10 ), wherein the precharge circuit ( 10 ) a series connection of a precharge switch ( 11 ) and a pre-charge resistance ( 12 ) and between an electrical energy source ( 4 ) and the electrical load ( 8th ) is arranged.
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