DE102012204866A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung eines elektrischen Systems - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung eines elektrischen Systems Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (200) und eine Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung (101), wobei die Entladeschaltung (101) zur Entladung eines elektrischen Systems (103), insbesondere zur Entladung eines elektrischen Systems eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges (100), vorgesehen ist. Es sind Mittel vorgesehen, die das elektrische System (103) hierzu in einem Verfahrenschritt zur Diagnose (203) der Entladeschaltung (101) mittels der Entladeschaltung (101) teilweise entladen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Entladeschaltung eines elektrischen Systems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1, eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 13 sowie einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 17.
  • Stand der Technik
  • Elektrische Systeme mit Zwischenkreisen, insbesondere mit Gleichspannungszwischenkreisen, sind aus dem Einsatz bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bekannt. Die elektrischen Systeme dienen beispielsweise der Kopplung von Batterien und elektrischen Maschinen, insbesondere Antriebsmaschinen. In solchen elektrischen Systemen wird beispielsweise die Gleichspannung der Batterie über den Zwischenkreis an einen Wechselrichter übertragen. Mittels des Wechselrichters wird diese Gleichspannung in eine mehrphasige Wechselspannung zur Versorgung der elektrischen Maschine umgewandelt. Bei den hierzu notwendigen Schaltvorgängen im Wechselrichter entstehen Stromspitzen und Spannungsspitzen. Zur Energiepufferung und damit Dämpfung dieser Stromspitzen und Spannungsspitzen ist beispielsweise eine Zwischenkreiskapazität zwischen der Batterie und dem Wechselrichter vorgesehen. Nach der Beendigung des Betriebs oder einer Fahrt des Fahrzeugs wird die Batterie mittels Schaltern von dem Spannungsnetz abgekoppelt. Wenn die an dem Spannungsnetz angeschlossenen Verbraucher ebenfalls abgeschaltet sind und keine weitere Energie verbrauchen, verbleibt die Ladungsenergie in der Zwischenkreiskapazität. Es liegt somit eine Spannung, insbesondere Hochspannung, in dem elektrischen System, das mit der Zwischenkreiskapazität verbunden ist und diese umfasst, an. Das Spannungsnetz, insbesondere das Gleichspannungsnetz, welches direkt mit der Zwischenkreiskapazität verbunden ist, wird Zwischenkreis genannt. Es besteht der Wunsch, dass an dem Spannungsnetz eines Fahrzeugs nach der Beendigung des Betriebs des Fahrzeugs keine Spannung mehr anliegt oder die anliegende Spannung mindestens einen vorgebbaren Spannungswert unterschreitet, damit für Fahrgäste sowie Werkstattpersonal oder Rettungskräfte keine Gefahr besteht. Deshalb gibt es Entlade- oder Notentladeschaltungen, welche diese Energie bei einem Ausfall elektrischer Systeme eines Fahrzeugs, zum Beispiel im Falle eines Unfalls, gezielt entladen. Hierzu ist aus der DE 10 2009 055 053 ein Verfahren zur Entladung der Zwischenkreiskapazität in einem Hochspannungsnetz mittels einer Entladeschaltung bekannt. Aus der WO 2011/128046 ist ein Hochvoltsystem mit einer Entladeschaltung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Weiter umfasst das Hochvoltsystem eine Diagnoseeinrichtung mit einer Messeinrichtung zur Messung eines Spannungsverlaufes während des Entladevorgangs zur Auswertung dieses Spannungsverlaufes im Hinblick auf eine Fehlfunktion des Hochvoltsystems.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Diagnose einer Entladeschaltung, mit der ein elektrisches System, insbesondere ein elektrisches System eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges, entladen wird. Hierzu wird das elektrische System in einem Verfahrensschritt zur Diagnose mittels der Entladeschaltung teilweise entladen.
  • Bereits eine teilweise Entladung des elektrischen Systems mittels der Entladeschaltung ermöglicht eine Diagnose, ob die Entladeschaltung wunschgemäß funktioniert. Vorteilhaft wird dabei die Entladeschaltung während des Verfahrensschritts des Diagnoseverfahrens geringfügiger elektrisch belastet als bei einer vollständigen Entladung des elektrischen Systems.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird während des Verfahrensschrittes zur Diagnose der Entladeschaltung die Spannung in dem elektrischen System gemessen und ein auftretender Spannungsabfall mindestens einmal, insbesondere mehrmals, bestimmt und mit mindestens einem, insbesondere mehreren, entsprechend vorgegebenen Werten für den Spannungsabfall verglichen.
  • Der Spannungsabfall, der in dem elektrischen System während des Verfahrensschrittes zur Diagnose der Entladeschaltung, beispielsweise an der Zwischenkreiskapazität, auftritt, ist ein Maß für die erfolgte Entladung mittels der Entladeschaltung. Vorteilhaft ermöglicht somit ein Vergleich dieses Wertes mit einem vorgegebenen Wert für den Spannungsabfall eine Diagnose der Entladeschaltung, ob diese wunschgemäß funktioniert. Der vorgegebene Wert für den Spannungsabfall wird beispielsweise auf Grundlage der elektrischen Parameter der Komponenten der Schaltung sowie der zu Beginn des Vergleichszeitraums anliegenden Spannung und der Dauer des Entladevorgangs ermittelt. Dieser Wert kann beispielsweise aktuell berechnet und vorgegeben werden oder anhand eines Kennfeldes vorgegeben werden. Insbesondere werden die Bestimmung dieses Spannungsabfalls und der entsprechende Vergleich mehrfach während des Verfahrensschrittes zur Diagnose durchgeführt. Somit wird eine Möglichkeit zur Plausibilisierung eines einzelnen Ergebnis eines Vergleichs geschaffen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Entladeschaltung als defekt erkannt, wenn der Betrag der Differenz zwischen einem bestimmten Spannungsabfall während des Verfahrensschrittes zur Diagnose der Entladeschaltung in dem elektrischen System und dem vorgegebenen Spannungsabfall einen vorgebbaren Toleranzwert überschreitet. Insbesondere wird die Entladeschaltung als defekt erkannt, wenn der Spannungsabfall mehrfach bestimmt wird und entsprechend mehrfach die Beträge der Differenzen einen vorgegebenen Toleranzwert überschreiten.
  • Vorteilhaft wird ein Verfahren bereitgestellt, um die Diagnose der Entladeschaltung auszuwerten, beziehungsweise um entscheiden zu können, ob die Entladeschaltung wunschgemäß funktioniert oder nicht, also insbesondere defekt ist.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Entladeschaltung eine erste Entladeschaltung und das elektrische System umfasst eine weitere, eine zweite Entladeschaltung. Das Verfahren zur Diagnose der ersten Entladeschaltung umfasst einen ersten Schritt, bei dem das elektrische System mittels der zweiten Entladeschaltung teilweise entladen wird, und den folgenden Verfahrensschritt zur Diagnose der ersten Entladeschaltung, bei dem das elektrische System mittels der ersten Entladeschaltung weiter, insbesondere teilweise, entladen wird.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung schließt sich an den Verfahrensschritt zur Diagnose der ersten Entladeschaltung, bei dem das elektrische System mittels der ersten Entladeschaltung weiter, insbesondere teilweise, entladen wird ein folgender Schritt an, bei dem das elektrische System mittels der zweiten Entladeschaltung weiter entladen wird.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Entladeschaltung eine erste Entladeschaltung und das elektrische System umfasst eine weitere, eine zweite Entladeschaltung. Das Verfahren zur Diagnose der ersten Entladeschaltung umfasst den Verfahrensschritt zur Diagnose der ersten Entladeschaltung, bei dem das elektrische System mittels der ersten Entladeschaltung teilweise entladen wird und einen weiteren Schritt, bei dem das elektrische System mittels der zweiten Entladeschaltung weiter entladen wird.
  • Aufgrund der teilweisen Entladungsvorgänge mittels der zweiten Entladeschaltung kann die Diagnose der ersten Entladeschaltung in einem wählbaren Spannungsbereich und Zeitraum und mit einer vorgebbaren Ladungsmenge durchgeführt werden. Dabei ist die elektrische Belastung der ersten Entladeschaltung umso höher, je höher die Spannung zu Beginn des Verfahrensschrittes zur Diagnose der ersten Entladeschaltung ist und je länger dieser Verfahrenschritt andauert. Vorteilhaft wird somit ein Verfahren zur Durchführung der Diagnose einer ersten Entladeschaltung bereitgestellt, bei dem die elektrische Belastung, die während der Diagnose der ersten Entladeschaltung auftritt, so einstellbar ist, dass keine irreversiblen Schäden an der ersten Entladeschaltung auftreten.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der der Verfahrensschritt zur Diagnose der Entladeschaltung für einen vorgebbaren begrenzten Zeitraum durchgeführt. Insbesondere wird dieser Zeitraum auf etwa 200–500 ms begrenzt.
  • Der Zeitraum wird ausreichend lang vorgegeben, sodass die Diagnose durchgeführt wird und vorteilhafterweise die Entladeschaltung nur geringfügig elektrisch belastet wird.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird mittels des Verfahrensschrittes zur Diagnose der Entladeschaltung höchstens ein begrenzter Anteil der in dem elektrischen System enthaltenen Ladung, insbesondere 5%, entladen.
  • Die zu entladende Ladungsmenge wird so vorgegeben, dass die Diagnose durchgeführt wird und vorteilhafterweise die Entladeschaltung nur geringfügig elektrisch belastet wird.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Verfahrensschritt zur Diagnose der Entladeschaltung ausgeführt, wenn die elektrische Spannung in dem elektrischen System unterhalb eines vorgebbaren Wertes liegt. Insbesondere wird der Verfahrensschritt zur Diagnose der Entladeschaltung ausgeführt, wenn die Spannung unterhalb von etwa 170 Volt liegt.
  • Der Schwellwert, ab dem der Verfahrensschritt zur Diagnose der Entladeschaltung ausgeführt wird, wird soweit herabgesetzt, dass vorteilhafterweise der Strom durch die Entladeschaltung, der bei der Durchführung der Diagnose aufgrund der Entladung entsteht, so gering bleibt, dass die Entladeschaltung nicht altert und nicht irreversibel geschädigt wird.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Entladeschaltung eine Notentladeschaltung. Die Notentladeschaltung dient der Entladung des elektrischen Systems dann, wenn ein Defekt innerhalb des elektrischen Systems vorliegt. Insbesondere wird die erste Entladeschaltung zur Entladung des elektrischen Systems eingesetzt, wenn die zweite Entladeschaltung nicht mehr wunschgemäß funktioniert und somit insbesondere defekt ist.
  • Vorteilhaft wird somit ein Verfahren bereitgestellt, mit dem die Funktionalität einer Notentladeschaltung beliebig oft diagnostiziert werden kann, obwohl die Notentladeschaltung derart ausgelegt ist, dass sie der elektrischen Belastung einer Entladung, insbesondere eines Entladungszyklus, des elektrischen Systems nur in seltenen Fällen, beispielsweise bei einem Defekt innerhalb des elektrischen Systems, standhalten kann.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Entladeschaltung so ausgelegt, dass die Entladeschaltung nach Durchführen einer begrenzten Anzahl an Entladezyklen defekt ist. Unter einem Entladezyklus wird hierbei insbesondere eine Entladung des elektrischen Systems bis mindestens unterhalb einer für Lebewesen ungefährlichen elektrischen Spannung verstanden. Ein Entladezyklus umfasst somit die Entladung des elektrischen Systems in dem Umfang, der bei jedem Abstellen des Fahrzeugs nach dem Beenden einer Fahrt erforderlich ist, damit selbst in einem Fehlerfall das Fahrzeug für die Umwelt und Umgebung keine potentielle Gefahr darstellt. Insbesondere ist eine solche Entladeschaltung für das Durchführen von etwa 30 Entladezyklen ausgelegt. Bei jedem einzelnen Entladezyklus altert eine solche Entladeschaltung. Bei weiterer elektrischer Belastung, insbesondere bei Überschreiten von etwa 30 Entladezyklen, wird diese Entladungsschaltung zerstört. Unter einer begrenzten Anzahl wird in diesem Zusammenhang somit eine Anzahl verstanden, die weit unterhalb der Anzahl von Fahrzyklen (beispielsweise 10000) liegt, für die ein Fahrzeug über seine Lebensdauer von beispielsweise 12 Jahren ausgelegt ist.
  • Vorteilhaft wird somit ein Diagnoseverfahren auch für Entladeschaltungen, die nur der elektrischen Belastung einer relativ kleinen Anzahl an Entladezyklen standhalten, bereitgestellt. Die Hardware der Entladeschaltung kann somit aus leichteren, kleineren und günstigeren Bauelementen aufgebaut werden. Somit werden das Gewicht, der Bauraum sowie die Kosten eines entsprechenden Steuergerätes reduziert.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren zur Diagnose der Entladeschaltung bei jedem Fahrzyklus durchgeführt. Insbesondere umfasst hierbei ein Fahrzyklus insbesondere das Starten des Fahrzeugs zu Beginn einer Fahrt, und das Deaktivieren zum Ende einer Fahrt mit dem Fahrzeug.
  • Vorteilhaft wird somit ein Verfahren bereitgestellt, welches eine häufige Diagnose der Entladeschaltung ermöglicht und dennoch die Entladeschaltung nur geringfügig elektrisch belastet.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung. Die Entladeschaltung ist hierbei zur Entladung eines elektrischen Systems, insbesondere zur Entladung eines elektrischen Systems eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges, vorgesehen. Es sind Mittel vorgesehen, die die Entladeschaltung derart ansteuern, dass das elektrische System in einem Verfahrenschritt zur Diagnose der Entladeschaltung mittels der Entladeschaltung teilweise entladen wird.
  • Bereits eine teilweise Entladung des elektrischen Systems mittels der Entladeschaltung ermöglicht eine Diagnose, ob die Entladeschaltung wunschgemäß funktioniert. Vorteilhaft wird somit eine Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung geschaffen, bei dem die Entladeschaltung während des Verfahrensschritts des Diagnoseverfahrens geringfügiger elektrisch belastet wird im Vergleich zu einer vollständigen Entladung des elektrischen Systems.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Entladeschaltung eine erste Entladeschaltung und das elektrische System umfasst eine weitere, eine zweite Entladeschaltung. Die Mittel steuern die erste und die zweite Entladeschaltung zur Entladung des elektrischen Systems an. In einem ersten Schritt entlädt sich das elektrische System teilweise mittels der zweiten Entladeschaltung. In dem folgenden Verfahrensschritt zur Diagnose der ersten Entladeschaltung entlädt sich das elektrische System mittels der ersten Entladeschaltung, insbesondere teilweise, weiter.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung steuern die Mittel die erste und die zweite Entladeschaltung im Anschluss an den Verfahrensschritt zur Diagnose derart an, dass das elektrische System in einem weiteren Schritt mittels der zweiten Entladeschaltung weiter entladen wird.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Entladeschaltung eine erste Entladeschaltung und das elektrische System umfasst eine weitere, eine zweite Entladeschaltung. Die Mittel steuern die erste und die zweite Entladeschaltung zur Entladung des elektrischen Systems an. In dem Verfahrensschritt zur Diagnose der ersten Entladeschaltung entlädt sich das elektrische System mittels der ersten Entladeschaltung teilweise. In dem folgenden Schritt entlädt sich das elektrische System mittels der zweiten Entladeschaltung weiter.
  • Da die zweite Entladeschaltung so ausgelegt ist, dass damit das elektrische System teilweise entladen wird, wird vorteilhaft eine Vorrichtung geschaffen, bei der eine Diagnose der ersten Entladeschaltung in einem wählbaren Spannungsbereich und Zeitraum und mit einer vorgebbaren Ladungsmenge durchgeführt werden kann. Vorteilhaft ist somit eine Diagnose der ersten Entladeschaltung mit wählbarer elektrischer Belastung möglich, ohne diese irreversibel zu schädigen.
  • Weiter schafft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung. Die Entladeschaltung ist hierbei zur Entladung eines elektrischen Systems, insbesondere zur Entladung eines elektrischen Systems eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges, vorgesehen. Es sind Mittel vorgesehen, die die Entladeschaltung derart ansteuern, dass das elektrische System in einem Verfahrenschritt zur Diagnose der Entladeschaltung mittels der Entladeschaltung teilweise entladen wird.
  • Bereits eine teilweise Entladung des elektrischen Systems mittels der Entladeschaltung ermöglicht eine Diagnose, ob die Entladeschaltung wunschgemäß funktioniert. Vorteilhaft wird somit ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug geschaffen, bei dem die Entladeschaltung während des Verfahrensschritts des Diagnoseverfahrens geringfügiger elektrisch belastet wird im Vergleich zu einer vollständigen Entladung des elektrischen Systems.
  • Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auch entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung und umgekehrt beziehungsweise auf den Antriebsstrang zutreffen bzw. anwendbar sind.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt in schematischer Form ein elektrisches System mit einer Entladeschaltung.
  • 2 zeigt in schematischer Form ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Diagnose einer Entladeschaltung
  • 3 zeigt in schematischer Form einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung
  • 4 zeigt in schematischer Form ein elektrisch antreibbares Fahrzeug
  • In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Es versteht sich, dass Komponenten und Elemente in den Zeichnungen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht notwendigerweise maßstabsgetreu wiedergegeben sind.
  • Weitere mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden beschriebenen Merkmalen der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt in schematischer Form ein elektrisches System 103 mit einer Entladeschaltung 101. Die Entladeschaltung 101 ist in der 1 beispielhaft als Reihenschaltung eines elektrischen Verbrauchers 4 und eines Schalters 3 zum Zu- und Abschalten des Entladevorgangs dargestellt. Parallel zur Entladeschaltung 101 ist eine weitere, eine zweite Entladeschaltung 102 geschaltet, die beispielsweise ebenfalls einen elektrischen Verbraucher 11 und einen Schalter 10 umfasst. Somit umfasst das dargestellte elektrische System 103 eine erste 101 und eine zweite Entladeschaltung 102. Für Entladeschaltungen kommen zunächst alle Formen elektrischer Verbraucher in Frage. Dies kann beispielsweise ein ohmscher Widerstand, ein PTC Widerstand sein, eine elektronische Last, eine Impedanz, eine Glühbirne oder ein Gleichspannungswandler, welcher aus dem Hochspannungs-Bordnetz andere Verbraucher speist. Insbesondere die letzte Möglichkeit ist attraktiv, da ein Gleichspannungswandler typischerweise bei elektrischen Antrieben verwendet wird und bereits im System vorhanden ist, um aus dem Hochspannungs-Bordnetz das Niederspannungs-Bordnetz zu versorgen. Die Entladeschaltungen sind parallel zur Zwischenkreiskapazität 1 geschaltet. Die erste Entladeschaltung 101 ist insbesondere so ausgelegt, dass sie nur der elektrischen Belastung weniger Entladezyklen standhält. Die zweite Entladeschaltung 102 ist insbesondere so ausgelegt, dass sie der elektrischen Belastung sehr vieler Entladezyklen standhält, insbesondere der durchschnittlichen Anzahl an Entladezyklen, die beim Abstellen des Fahrzeuges nach Beendigung einer Fahrt über die durchschnittliche Lebensdauer eines Fahrzeuges auftreten. Somit stellt die erste Entladeschaltung 101 eine Ersatz- oder Notentladeschaltung für den Fall dar, dass ein Fehler oder Defekt im elektrischen System 103 oder insbesondere in der zweiten Entladeschaltung 102 vorliegt. Daher besteht die erste Entladeschaltung 101 insbesondere aus einem oder mehreren PTC-Widerständen. Insbesondere als Notentladeschaltung ist diese Schaltung während der meisten Zeit des Betriebes des Fahrzeuges nicht im Einsatz. Auch aus diesem Grund sollte der Aufwand und der Raumbedarf für diese Schaltung minimal sein. Deshalb werden hierzu Bauelemente verwendet, die nur selten der elektrischen Belastung eines gesamten Entladezyklus des elektrischen Systems 103 standhalten. Vorteilhaft erhöht sich der Widerstand der PTC-Widerstände während einer Entladung aufgrund deren Erwärmung. Dabei sinkt deren Verlustleistung, wodurch der Widerstand wieder abkühlt und somit weniger stark elektrisch belastet wird. Als Schalter werden insbesondere steuerbare Transistoren für die Entladeschaltung verwendet. Insbesondere um den unwahrscheinlichen Ausfall beider Entladeschaltungen abzusichern, kann zusätzlich ein weiterer Entladewiderstand, oder ein parasitärer Widerstand, parallel zur Zwischenkreiskapazität 1 vorhanden sein (in 1 nicht dargestellt). Dieser ist jedoch so gewählt, dass die abgeführte Leistung sehr gering ist. Dadurch kann hier auf einen Schalter als Fehlerquelle verzichtet werden, da der Widerstand permanent aktiv ist.
  • An der Zwischenkreiskapazität 1 liegt die Spannung 2 an, die beispielsweise an den Polen der Zwischenkreiskapazität 1 mittels eines Spannungsmessgerätes gemessen werden kann. Ebenfalls parallel zu der Zwischenkreiskapazität 1 ist eine mittels eines Schalters 8 zuschaltbare Energiequelle 5, wie zum Beispiel eine Batterie oder Brennstoffzelle, angeordnet. Der Energiespeicher 5 wird mittels des Schalters 8 von dem elektrischen System 103 vor der Entladung der Zwischenkreiskapazität 1 bzw. des Zwischenkreises 9 abgekoppelt. Der Zwischenkreis 9 umfasst insbesondere die stromleitenden Komponenten, die an die Zwischenkreiskapazität 1 angeschlossen sind. Mittels der Schalter 6a bis 6f ist ein Wechselrichter ausgebildet, der ebenfalls parallel an die Zwischenkreiskapazität 1 angeschlossen ist. Hierzu sind die sechs Schalter 6a bis 6f derart angeordnet, dass sie drei parallel geschaltete Halbbrücken mit jeweils zwei steuerbaren Schaltern ausbilden. Zwischen den jeweils zwei Schaltern ist jeweils ein Halbbrückenabgriff gebildet, der jeweils mit einem Phasenleiter des anschließbaren Verbrauchers 7 verbunden ist. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, sind parallel zu den Schaltern 6a bis 6f jeweils Freilaufdioden geschaltet (nicht dargestellt), die einen Stromfluss in entgegengesetzter Richtung ermöglichen. Mittels des Wechselrichters oder dieser Schalter 6a bis 6f ist ein elektrischer mehrphasiger, insbesondere dreiphasiger, Verbraucher 7, insbesondere eine elektrische Maschine, an das elektrische System 103 anschließbar.
  • 2 zeigt in schematischer Form ein erfindungsgemäßes Verfahren 200 zur Diagnose einer ersten Entladeschaltung. Der Start des Verfahrens zur Diagnose einer ersten Entladeschaltung 101 ist mit Block 201 dargestellt. Dabei wird beispielsweise der Energiespeicher 5 mittels des Schalters 8 von dem elektrischen System 103 getrennt. Die Ansteuerung des Verfahrens zur Diagnose einer ersten Entladeschaltung 101 kann insbesondere nach Beendigung einer Fahrt mit einem Fahrzeug beim Abstellen des Fahrzeugs oder mit dem Deaktivieren der Zündung des Fahrzeugs erfolgen. In einem darauffolgenden ersten Schritt 202 wird beispielsweise das elektrische System 103, und somit insbesondere die Zwischenkreiskapazität 1, mittels der zweiten Entladeschaltung 102 teilweise entladen, indem durch Schließen des Schalters 10 ein Stromkreis zwischen dem Verbraucher 11 und der Zwischenkreiskapazität 1 geschlossen wird. Insbesondere wenn die Spannung 2 an der Zwischenkreiskapazität 1 oder im Zwischenkreis 9 unter einen Schwellwert gefallen ist oder ein vorgebbarer Zeitraum verstrichen ist, wird der Entladevorgang mittels der zweiten Entladeschaltung 102 durch Öffnen des Schalters 10 beendet. Vorzugsweise wird die Entladung mittels der zweiten Entladeschaltung 102 beendet, wenn die Spannung 2 weniger als 170 Volt beträgt. Anschließend wird der Schalter 3 geschlossen und der Verfahrenschritt zur Diagnose 203 der ersten Entladeschaltung 101 beginnt. Hierbei wird das elektrische System 103 mittels der ersten Entladeschaltung 101 teilweise entladen. Insbesondere entlädt sich hierbei das elektrische System 103 über den Verbraucher 4. Insbesondere wird der Verfahrensschritt zur Diagnose 203 durch Öffnen des Schalters 3 beendet, wenn ein vorgebbarer Zeitraum verstrichen ist. Vorzugsweise ist dieser Zeitraum auf 200–500 ms begrenzt. Während des Verfahrenschrittes zur Diagnose 203 wird die Spannung 2 gemessen und mindestens einmal, oder insbesondere mehrmals, der zwischen den Messungen aufgetretene Spannungsabfall bestimmt. Im Schritt 206 wird der Betrag der Differenz zwischen einem bestimmten und einem entsprechenden im Voraus berechneten Spannungsabfalls bestimmt. Wenn der Betrag der Differenz mindestens einmal, oder insbesondere mehrmals, einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird die erste Entladeschaltung 101 in Schritt 207 als defekt erkannt, ansonsten wird deren Funktion als wunschgemäß diagnostiziert. Damit von der verbleibenden elektrische Energie im elektrischen System 103 keine Gefahr für Lebewesen ausgehen kann, wird im Anschluss an den Verfahrenschritt zur Diagnose 203 der ersten Entladeschaltung 101 die Entladung des elektrischen Systems 103 durch erneutes Schließen des Schalters 10 mittels der zweiten Entladeschaltung 102 mit Schritt 204 fortgeführt, insbesondere unabhängig von den Schritten 206 und 207. Wenn die elektrische Energie aus dem elektrischen System 103 von dem Verbraucher 11 verbraucht ist, oder die Spannung 2 nur noch eine für Lebewesen nicht mehr gefährdende Spannung aufweist, wird das Verfahren zur Diagnose einer ersten Entladeschaltung 101 mit Schritt 205 beendet.
  • 3 zeigt in schematischer Form einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang 105 für ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung 101. Beispielhaft sind zwei Antriebsaggregate, ein Verbrennungsmotor 13 und eine elektrische Maschine 7 in dem Antriebsstrang 105 vorgesehen. Die Antriebsaggregate 7, 13 sind mittels der Kupplung 14 mechanisch koppelbar. Die Drehbewegung und das Drehmoment der Antriebsaggregate werden mittels der Kupplung 15 auf ein Getriebe 16 übertragen. Das Getriebe 16 ist ausgangsseitig mit den Antriebsrädern 17 gekoppelt. Es sind Mittel 18, insbesondere ein Steuergerät, zur Ansteuerung der Entladungsschaltungen 101 und 102 des elektrischen Systems 103 vorgesehen, die die Entladeschaltung 101 derart ansteuern, dass das elektrische System 103 in einem Verfahrenschritt zur Diagnose 203 der Entladeschaltung 101 mittels der Entladeschaltung 101 teilweise entladen wird.
  • 4 zeigt ein elektrisch antreibbares Fahrzeug 100. Dargestellt ist ein Antriebsaggregat 7, insbesondere eine elektrische Maschine. Das Antriebsaggregat treibt die Antriebsräder 17 an. An einer weiteren Achse des Fahrzeugs 100 befinden sich zwei weitere Räder 19.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (17)

  1. Verfahren (200) zur Diagnose einer Entladeschaltung (101), wobei die Entladeschaltung (101) zur Entladung eines elektrischen Systems (103), insbesondere zur Entladung eines elektrischen Systems (103) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges (100), vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische System (103) in einem Verfahrenschritt zur Diagnose (203) der Entladeschaltung (101) mittels der Entladeschaltung (101) teilweise entladen wird.
  2. Verfahren (200) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrensschrittes zur Diagnose (203) der Entladeschaltung (101) die Spannung (2) in dem elektrischen System (103) gemessen wird und ein auftretender Spannungsabfall mindestens einmal, insbesondere mehrmals, bestimmt wird und mit einem, insbesondere mehreren, entsprechenden vorgegebenen Werten für den Spannungsabfall verglichen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (101) als defekt erkannt wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen einem bestimmten Spannungsabfall und dem entsprechenden vorgegebenen Wert für den Spannungsabfall einen vorgebbaren Toleranzwert überschreitet.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (101) eine erste Entladeschaltung ist, und dass das elektrische System (103) eine zweite Entladeschaltung (102) umfasst, wobei das elektrische System (103) in einem ersten Schritt (202) mittels der zweiten Entladeschaltung (102) teilweise entladen wird und in dem folgenden Verfahrensschritt zur Diagnose (203) der ersten Entladeschaltung (101) mittels der ersten Entladeschaltung (101) weiter entladen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass in einem folgenden Schritt (204) das elektrische System (103) mittels der zweiten Entladeschaltung (102) weiter entladen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (101) eine erste Entladeschaltung ist, und dass das elektrische System (103) eine zweite Entladeschaltung (102) umfasst, wobei das elektrische System (103) in dem Verfahrensschritt zur Diagnose (203) der ersten Entladeschaltung (101) mittels der ersten Entladeschaltung (101) teilweise entladen wird und in einem folgenden Schritt (204) mittels der zweiten Entladeschaltung (102) weiter entladen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt zur Diagnose (203) der Entladeschaltung (101) für einen vorgebbaren begrenzten Zeitraum durchgeführt wird, insbesondere für einen Zeitraum, der auf etwa 200–500 ms begrenzt ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrensschrittes zur Diagnose (203) der Entladeschaltung (101) höchstens ein begrenzter Anteil der in dem elektrischen System (103) enthaltenen Ladung, insbesondere 5%, entladen wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt zur Diagnose (203) der Entladeschaltung (101) ausgeführt wird, wenn die elektrische Spannung (2) in dem elektrischen System (103) unterhalb eines vorgebbaren Wertes liegt, insbesondere wenn die Spannung (2) unterhalb etwa 170 Volt liegt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (101) eine Notentladeschaltung ist, die das elektrische System (103) entlädt, wenn ein Defekt innerhalb des elektrischen Systems (103) vorliegt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (101) so ausgelegt ist, dass die Entladeschaltung (101) nach Durchführen einer begrenzten Anzahl an Entladezyklen, insbesondere 30 Entladezyklen, defekt ist.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (200) zur Diagnose der Entladeschaltung (101) bei jedem Fahrzyklus durchgeführt wird, wobei ein Fahrzyklus insbesondere das Starten einer Fahrt und das Beenden der Fahrt mit dem Fahrzeug umfasst.
  13. Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung (101), wobei die Entladeschaltung (101) zur Entladung eines elektrischen Systems (103), insbesondere zur Entladung eines elektrischen Systems (103) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges (100), vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (18) vorgesehen sind, die die Entladeschaltung (101) derart ansteuern, dass das elektrische System (103) in einem Verfahrenschritt zur Diagnose (203) der Entladeschaltung (101) mittels der Entladeschaltung (101) teilweise entladen wird.
  14. Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung (101) nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (101) eine erste Entladeschaltung ist, und dass das elektrische System (103) eine zweite Entladeschaltung (102) umfasst, wobei Mittel (18) vorgesehen sind, die die erste und die zweite Entladeschaltung (101, 102) derart ansteuern, dass das elektrische System (103) in einem ersten Schritt (202) mittels der zweiten Entladeschaltung (102) teilweise entladen wird und in dem folgenden Verfahrensschritt zur Diagnose (203) der ersten Entladeschaltung (101) mittels der ersten Entladeschaltung (101) weiter entladen wird.
  15. Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung (101) nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (18) vorgesehen sind, die die erste und die zweite Entladeschaltung (101, 102) derart ansteuern dass das elektrische System (103) in einem weiteren Schritt (204) mittels der zweiten Entladeschaltung (102) weiter entladen wird.
  16. Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung (101) nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (101) eine erste Entladeschaltung ist, und dass das elektrische System (103) eine zweite Entladeschaltung (102) umfasst, wobei Mittel (18) vorgesehen sind, die die erste und die zweite Entladeschaltung (101, 102) derart ansteuern, dass das elektrische System (103) in dem Verfahrensschritt zur Diagnose (203) der ersten Entladeschaltung (101) mittels der ersten Entladeschaltung (101) teilweise entladen wird und in einem weiteren Schritt (204) mittels der zweiten Entladeschaltung (102) weiter entladen wird.
  17. Antriebsstrang (105) für ein Fahrzeug (100) mit einer Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung (101) nach einem der Ansprüche 13 bis 16.
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