DE102013224756A1 - Detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system - Google Patents

Detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system Download PDF

Info

Publication number
DE102013224756A1
DE102013224756A1 DE102013224756.7A DE102013224756A DE102013224756A1 DE 102013224756 A1 DE102013224756 A1 DE 102013224756A1 DE 102013224756 A DE102013224756 A DE 102013224756A DE 102013224756 A1 DE102013224756 A1 DE 102013224756A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
active
defect
switching element
function
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102013224756.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Nnamdi Kohn
Ralf Herbig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEG Automotive Germany GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102013224756.7A priority Critical patent/DE102013224756A1/en
Priority to FR1461770A priority patent/FR3014263B1/en
Priority to CN201410715937.7A priority patent/CN104682682B/en
Publication of DE102013224756A1 publication Critical patent/DE102013224756A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H02M7/2195—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration the switches being synchronously commutated at the same frequency of the AC input voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Defekts in einer Funktion wenigstens eines aktiven Schaltelements (41a–41f) eines aktiven Brückengleichrichters (40) eines Kraftfahrzeugbordnetzes (10), der eine Anzahl von Wechselspannungen (u(v)) in eine Gleichspannung (u(b+)) wandelt. Es werden Spannungsverläufe zumindest einer der Wechselspannungen (u(v)) und der Gleichspannung (u(b+)) erfasst. Auf Grundlage eines Vergleichs von Maxima und/oder Minima eines oder mehrerer der Spannungsverläufe miteinander und/oder mit einem vorgegebenen Wert wird bestimmt, dass ein Defekt in der Funktion des wenigstens einen aktiven Schaltelements (41a–41f) vorliegt. Mittel zur Implementierung eines entsprechenden Verfahrens sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The invention relates to a method for detecting a defect in a function of at least one active switching element (41a-41f) of an active bridge rectifier (40) of a motor vehicle electrical system (10) which converts a number of alternating voltages (u (v)) into a DC voltage (u ( b +)) converts. Voltage curves of at least one of the alternating voltages (u (v)) and the direct voltage (u (b +)) are detected. On the basis of a comparison of maxima and / or minima of one or more of the voltage profiles with each other and / or with a predetermined value, it is determined that there is a defect in the function of the at least one active switching element (41a-41f). Means for implementing a corresponding method are also the subject of the present invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Defekts in einer Funktion wenigstens eines aktiven Schaltelements eines aktiven Brückengleichrichters eines Kraftfahrzeugbordnetzes und Mittel zur Implementierung eines solchen Verfahrens gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method for detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system and means for implementing such a method according to the preambles of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Zur Speisung von Gleichstromsystemen aus Drehstromsystemen, beispielsweise von Kraftfahrzeugbordnetzen durch Drehstromgeneratoren, können Gleichrichter unterschiedlicher Bauart eingesetzt werden. In Kraftfahrzeugbordnetzen werden in Entsprechung zu den hier üblicherweise verbauten drei-, vier- oder fünfphasigen Drehstromgeneratoren üblicherweise Brückengleichrichter in sechs-, acht- oder zehnpulsiger Ausführung verwendet. Die Erfindung eignet sich jedoch auch für Brückengleichrichter für andere Phasenzahlen.For feeding DC systems from three-phase systems, such as motor vehicle electrical systems by three-phase generators, rectifiers of different types can be used. In motor vehicle electrical systems bridge rectifiers in six-, eight- or ten-pulse design are usually used in correspondence to the three-, four- or five-phase alternators usually built here. However, the invention is also suitable for bridge rectifiers for other phase numbers.

Ist nachfolgend vereinfacht von einem Generator die Rede, kann es sich hierbei auch um eine generatorisch und motorisch betreibbare elektrische Maschine handeln, beispielsweise einen sogenannten Startergenerator.If the following is a simplified description of a generator, this can also be a generator and a motor operated electric machine, for example, a so-called starter generator.

Herkömmlicherweise werden in Kraftfahrzeugbordnetzen passive Gleichrichter verwendet. Die Gleichrichter sind deshalb "passiv", weil sie in ihren jeweiligen Halbbrücken passive Gleichrichterelemente, beispielsweise Zener-Dioden, aufweisen. Der Schaltzustand solcher Gleichrichterelemente wird ausschließlich durch die anliegende Spannung bestimmt, sie sind damit nicht steuerbar. Conventionally, motor vehicle electrical systems use passive rectifiers. The rectifiers are "passive" because they have passive rectifier elements, such as Zener diodes, in their respective half bridges. The switching state of such rectifier elements is determined exclusively by the voltage applied, they are therefore not controllable.

Wie beispielsweise in der DE 10 2009 046 955 A1 erläutert, ist jedoch in Kraftfahrzeugen der Einsatz von aktiven bzw. gesteuerten Brückengleichrichtern wünschenswert. Dies ist unter anderem deshalb der Fall, weil aktive Brückengleichrichter im Gegensatz zu passiven bzw. ungesteuerten Brückengleichrichtern geringere Verlustleistungen im Normalbetrieb aufweisen.Such as in the DE 10 2009 046 955 A1 However, in motor vehicles, the use of active or controlled bridge rectifiers is desirable. This is the case, among other things, because active bridge rectifiers, in contrast to passive or uncontrolled bridge rectifiers, have lower power losses during normal operation.

In aktiven Brückengleichrichtern sind entsprechende aktive Schaltelemente als Gleichrichterelemente vorgesehen (beispielsweise MOSFET). Diese werden immer dann angesteuert, wenn auch in einem herkömmlichen passiven Gleichrichter die dort vorgesehenen Dioden leitend würden. Dies wird auch unter Bezugnahme auf die beigefügte 1 näher erläutert. In der Regel sind in entsprechenden aktiven Brückengleichrichtern die Highside-Schaltelemente immer dann leitend geschaltet, wenn an der zugeordneten Generatorphase eine positive Halbwelle anliegt. Entsprechend sind die Lowside-Schaltelemente immer dann leitend geschaltet, wenn an der zugeordneten Generatorphase eine negative Halbwelle anliegt. Eine gleichzeitige Ansteuerung der High- und Lowside-Schaltelemente einer Halbbrücke erfolgt nicht. In active bridge rectifiers, corresponding active switching elements are provided as rectifier elements (for example, MOSFET). These are always activated when the diodes provided there would also become conductive in a conventional passive rectifier. This is also with reference to the attached 1 explained in more detail. As a rule, the high-side switching elements are always turned on in corresponding active bridge rectifiers when a positive half-wave is present at the assigned generator phase. Accordingly, the low-side switching elements are always turned on when applied to the associated generator phase, a negative half-wave. A simultaneous control of the high and low side switching elements of a half-bridge does not occur.

Sind die Schaltelemente aktiver Brückengleichrichter nicht mehr ansteuerbar, ist weiterhin eine Gleichrichtung über die Inversdiode der Schaltelemente möglich. Aufgrund der erhöhten Flussspannungen über diese stellen sich jedoch höhere Temperaturen im Brückengleichrichter ein. Ferner verringert sich der Wirkungsgrad. Ein aktiver Brückengleichrichter soll daher nicht unbegrenzte Zeit in einem entsprechenden Zustand betrieben werden.If the switching elements of active bridge rectifiers can no longer be controlled, further rectification via the inverse diode of the switching elements is possible. Due to the increased flux voltages over these, however, set higher temperatures in the bridge rectifier. Furthermore, the efficiency is reduced. An active bridge rectifier should therefore not be operated indefinitely in a corresponding state.

Um in solchen Fällen geeignete Maßnahmen einleiten zu können, ist es wünschenswert, Defekte in der Funktion von Schaltelementen aktiver Gleichrichter in Kraftfahrzeugbordnetzen zu erkennen. In order to be able to initiate suitable measures in such cases, it is desirable to detect defects in the function of switching elements of active rectifiers in motor vehicle on-board networks.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Erkennung eines Defekts in einer Funktion wenigstens eines aktiven Schaltelements eines aktiven Brückengleichrichters eines Kraftfahrzeugbordnetzes und Mittel zur Implementierung eines solchen Verfahrens gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche vor. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, the invention proposes a method for detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system and means for implementing such a method according to the preambles of the independent claims. Embodiments are subject of the dependent claims and the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zur Erkennung eines Defekts in einer Funktion wenigstens eines aktiven Schaltelements eines aktiven Brückengleichrichters eines Kraftfahrzeugbordnetzes vor. Unter einem "Defekt in einer Funktion" eines aktiven Schaltelements sei dabei sowohl ein Defekt verstanden, der aus einer Fehlfunktion des aktiven Schaltelements selbst resultiert, beispielsweise Delaminierungen, Durchlegierungen usw., aber auch ein Defekt, der aus einer fehlerhaften Ansteuerung resultiert, beispielsweise einer Unterbrechung in einer Ansteuerleitung. In beiden Fällen ergeben sich dieselben Effekte, solange das aktive Schaltelement nicht insgesamt ausfällt. Wie zuvor erläutert, verfügen entsprechende aktive Schaltelemente über Inversdioden, über die bei einem Ausfall der Ansteuerung oder Ansteuerbarkeit noch eine passive Gleichrichtung wie in herkömmlichen passiven Diodengleichrichtern erfolgen kann. Wie erläutert, ist dies jedoch mit erhöhten Verlustleistungen, Wärmeentwicklung und verringerten Wirkungsgraden verbunden. Mithin liegt ein Defekt in einer Funktion eines solchen aktiven Schaltelements vor.The present invention proposes a method for detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system. A "defect in a function" of an active switching element is understood to be both a defect that results from a malfunction of the active switching element itself, such as delamination, breakdown alloys, etc., but also a defect resulting from a faulty control, such as an interruption in a control line. In both cases, the same effects arise as long as the active switching element does not fail altogether. As explained above, corresponding active switching elements have inverse diodes, which can be used in the event of a failure of the drive or controllability nor a passive rectification as in conventional passive diode rectifiers. As explained, however, this is associated with increased power losses, heat generation and reduced efficiencies. Thus, there is a defect in a function of such an active switching element.

Wie insoweit bekannt, wandeln entsprechende Brückengleichrichter eine Anzahl von Wechselspannungen, die über entsprechende Phasenanschlüsse anliegen, in eine Gleichspannung, die über Gleichspannungsanschlüsse ausgegeben wird. Die Phasenanschlüsse sind mit den jeweiligen Statorwicklungen bzw. entsprechenden Verschaltungspunkten eines Stators eines Generators verbunden, über die Gleichspannungsanschlüsse wird ein Kraftfahrzeugbordnetz gespeist. As so far known, respective bridge rectifiers convert a number of AC voltages applied across respective phase terminals into a DC voltage output via DC voltage terminals. The phase connections are connected to the respective stator windings or corresponding connection points of a stator of a generator, via the DC voltage terminals, a motor vehicle electrical system is fed.

Herkömmliche Generatoren verfügen über eine Spannungsregelung, die eine Kraftfahrzeugbordnetzspannung, d. h. eine Spannung, die an den Gleichspannungsanschlüssen des Gleichrichters anliegt, als Regelgröße verwendet. Entsprechende Generatorregler verfügen damit bereits über Mittel zur Auswertung entsprechender Spannungen. Ferner verfügen derartige Generatorregler oder andere geeignete Steuereinrichtungen in einem Kraftfahrzeugbordnetz über Mittel zur Auswertung der Spannung, die an zumindest einem der Phasenanschlüsse anliegt, beispielsweise um eine Generatordrehzahl zu bestimmen.Conventional generators have a voltage regulation which is a motor vehicle electrical system voltage, i. H. a voltage applied to the DC terminals of the rectifier, used as a controlled variable. Corresponding generator controllers thus already have means for evaluating corresponding voltages. Furthermore, such generator regulators or other suitable control devices in a motor vehicle electrical system have means for evaluating the voltage applied to at least one of the phase connections, for example to determine a generator speed.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine Bestimmung eines Defekts in der Funktion des wenigstens einen aktiven Schaltelements auf Grundlage eines Vergleichs von Maxima und/oder Minima eines oder mehrerer entsprechend erfasster Spannungsverläufe miteinander und/oder eines Vergleichs mit einem vorgegebenen Wert zu bestimmen. According to the invention, it is provided to determine a determination of a defect in the function of the at least one active switching element based on a comparison of maxima and / or minima of one or more correspondingly detected voltage profiles with each other and / or a comparison with a predetermined value.

Wie allgemein bekannt, handelt es sich bei den an den Phasenanschlüssen anliegenden Spannungen bzw. Spannungsverläufen um Wechselspannungen. Die mittels des Gleichrichters aus diesen erzeugte Gleichspannung bzw. ein entsprechender Spannungsverlauf weist eine gewisse Welligkeit auf. Die periodischen Maxima eines entsprechenden welligen Spannungsverlaufs können bestimmt werden. Ihre Periode entspricht jener der an den Phasenanschlüssen anliegenden Spannungen bzw. Spannungsverläufen und korreliert damit mit der Generatordrehzahl. Die Maxima liegen beispielsweise oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts. Entsprechendes gilt auch für die Minima solcher Spannungsverläufe, die beispielsweise unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegen. Die Maxima in einem entsprechenden Spannungsverlauf werden nachfolgend auch als Spannungskuppen bezeichnet.As is generally known, the voltages or voltage curves applied to the phase connections are alternating voltages. The direct voltage generated by means of the rectifier or a corresponding voltage curve has a certain waviness. The periodic maxima of a corresponding wavy voltage curve can be determined. Its period corresponds to that of the voltages or voltage curves present at the phase connections and thus correlates with the generator speed. The maxima are, for example, above a predetermined threshold. The same applies to the minima of such voltage curves, which are, for example, below a predetermined threshold. The maxima in a corresponding voltage curve are also referred to below as stress groups.

Insbesondere in Fällen, in denen nur ein Teil der aktiven Schaltelemente eines Gleichrichterzweigs des aktiven Brückengleichrichters von einem Defekt betroffen ist, ergeben sich Asymmetrieeffekte, die sich in markanten Unterschieden zwischen den Maxima in dem Spannungsverlauf der erwähnten Gleichspannung niederschlagen. Somit kann ein Defekt in der Funktion wenigstens eines aktiven Schaltelements festgestellt werden, wenn sich Maxima in dem Spannungsverlauf der Gleichspannung um mehr als einen vorgegebenen Wert unterscheiden. In particular, in cases where only a part of the active switching elements of a rectifier branch of the active bridge rectifier is affected by a defect, resulting asymmetry effects, which are reflected in striking differences between the maxima in the voltage curve of the mentioned DC voltage. Thus, a defect in the function of at least one active switching element can be determined if maxima in the voltage curve of the DC voltage differ by more than a predetermined value.

Sind alle aktiven Schaltelemente eines oberen Gleichrichterzweigs des aktiven Brückengleichrichters betroffen, zeigen sich derartige Asymmetrieeffekte in dem Spannungsverlauf der Gleichspannung nicht. In einem solchen Fall wird der Defekt in der Funktion des wenigstens einen aktiven Schaltelements dadurch festgestellt, dass sich Maxima in zumindest einem Spannungsverlauf einer der Wechselspannungen um mehr als einen vorgegebenen Wert von Maxima in dem Spannungsverlauf der Gleichspannung unterscheiden. If all active switching elements of an upper rectifier branch of the active bridge rectifier are affected, such asymmetry effects do not show up in the voltage curve of the DC voltage. In such a case, the defect in the function of the at least one active switching element is determined by the fact that maxima differ in at least one voltage waveform of one of the alternating voltages by more than a predetermined value of maxima in the voltage curve of the DC voltage.

Ebenso wenig zeigen sich entsprechende Asymmetrieeffekte dann, wenn alle aktiven Schaltelemente eines unteren Gleichrichterzweigs des aktiven Brückengleichrichters von einem Defekt betroffen sind. In diesem Fall kann ein Defekt dadurch bestimmt werden, dass zumindest ein Minimum in zumindest einem Spannungsverlauf einer der Wechselspannungen bzw. Phasenspannungen unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt.Likewise, corresponding asymmetry effects do not show up when all active switching elements of a lower rectifier branch of the active bridge rectifier are affected by a defect. In this case, a defect can be determined by the fact that at least a minimum in at least one voltage curve of one of the alternating voltages or phase voltages is below a predetermined value.

Die Erfindung beruht insbesondere auf einer Auswertung der Effekte, die sich durch einen Stromfluss über die Inversdioden der aktiven Schaltelemente eines Gleichrichters ergeben. Sie beruht insbesondere auf der Feststellung, dass der Temperatur- und Stromeinfluss auf die Flussspannungen der Inversdioden im Vergleich zum Spannungsabfall an den Bahnwiderständen (d. h. wenn ein entsprechendes Schaltelement leitend geschaltet ist) gering ist. Die Auswertung der Maxima lässt sich daher gut als Kriterium für eine Funktionsdiagnose anwenden. The invention is based in particular on an evaluation of the effects which result from a current flow via the inverse diodes of the active switching elements of a rectifier. It is based in particular on the finding that the influence of temperature and current on the forward voltages of the inverse diodes is small in comparison to the voltage drop across the track resistors (i.e., when a corresponding switching element is turned on). The evaluation of the maxima can therefore be used well as a criterion for a functional diagnosis.

Die Erfindung ermöglicht insbesondere, den Ausfall der aktiven Gleichrichtung zu erkennen und dies an ein übergeordnetes Steuergerät zu melden. Dieses kann den Fahrer in geeigneter Weise informieren. Wird der Ausfall ignoriert, kann die Grenztemperatur der verwendeten Halbleiter in bestimmten Fahrzeugbetriebspunkten überschritten werden. Dies kann zu einem vollständigen Ausfall des Gleichrichters führen. Das Fahrzeug bleibt liegen.In particular, the invention makes it possible to detect the failure of the active rectification and to report this to a higher-level control unit. This can inform the driver in a suitable manner. If the failure is ignored, the limit temperature of the semiconductors used in certain vehicle operating points can be exceeded. This can lead to a complete failure of the rectifier. The vehicle remains lying.

Daher kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, auf Grundlage der Bestimmung, dass ein Defekt in der Funktion des wenigstens einen aktiven Schaltelements vorliegt, eine Belastung des aktiven Brückengleichrichters zu reduzieren, beispielsweise die entsprechenden Fahrzeugbetriebspunkte zu vermeiden. Die Erfindung eignet sich insbesondere auch zur Endprüfung bei der Fertigung.Therefore, according to an embodiment of the invention, it may be provided based on the determination that there is a defect in the function of the at least one active switching element to reduce a load of the active bridge rectifier, for example to avoid the corresponding vehicle operating points. The invention is particularly suitable for final testing during production.

Eine erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehene Steuereinrichtung und ein entsprechendes Kraftfahrzeugbordnetz profitieren von den zuvor erläuterten Vorteilen in gleicher Weise. An inventively also provided control device and a corresponding motor vehicle electrical system benefit from the advantages explained above in the same way.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. eine Steuereinrichtung eines aktiven Brückengleichrichters eines Kraftfahrzeugbordnetzes, ist insbesondere programmtechnisch dazu eingerichtet, das Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. a control device of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system, is in particular program-technically configured to perform the method.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of the method in the form of software is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing control device is still used for further tasks and therefore exists anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein Kraftfahrzeugbordnetz mit einer Anordnung mit einem Generator und einen Brückengleichrichter in schematischer Teildarstellung. 1 shows a motor vehicle electrical system with an arrangement with a generator and a bridge rectifier in a schematic partial representation.

2 zeigt Spannungsverläufe in einer Anordnung mit einem Generator und einem intakten Brückengleichrichter in Form von Diagrammen. 2 shows voltage waveforms in an arrangement with a generator and an intact bridge rectifier in the form of diagrams.

3 zeigt Spannungsverläufe in einer Anordnung mit einem Generator und einem defekten Brückengleichrichter in Form von Diagrammen. 3 shows voltage waveforms in an arrangement with a generator and a defective bridge rectifier in the form of diagrams.

4 zeigt Spannungsverläufe in einer Anordnung mit einem Generator und einem defekten Brückengleichrichter in Form von Diagrammen. 4 shows voltage waveforms in an arrangement with a generator and a defective bridge rectifier in the form of diagrams.

5 zeigt Spannungsverläufe in einer Anordnung mit einem Generator und einem defekten Brückengleichrichter in Form von Diagrammen. 5 shows voltage waveforms in an arrangement with a generator and a defective bridge rectifier in the form of diagrams.

6 zeigt Spannungsverläufe in einer Anordnung mit einem Generator und einem defekten Brückengleichrichter in Form von Diagrammen. 6 shows voltage waveforms in an arrangement with a generator and a defective bridge rectifier in the form of diagrams.

7 zeigt Spannungsverläufe in einer Anordnung mit einem Generator und einem defekten Brückengleichrichter in Form von Diagrammen. 7 shows voltage waveforms in an arrangement with a generator and a defective bridge rectifier in the form of diagrams.

8 veranschaulicht einen vorteilhaften Messzeitpunkt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 8th illustrates an advantageous measurement time according to a preferred embodiment of the invention.

In den Figuren tragen einander entsprechende Elemente identische Bezugszeichen und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.In the figures, corresponding elements carry identical reference numerals and will not be explained repeatedly for the sake of clarity.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist eine Anordnung mit einem Generator 20, 30, einem Brückengleichrichter 40 und einer Steuereinrichtung 50 am Beispiel eines dreiphasigen Systems schematisch dargestellt. Die genannte Anordnung ist Teil eines hier nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeugbordnetzes 10.In 1 is an arrangement with a generator 20 . 30 , a bridge rectifier 40 and a control device 50 illustrated schematically by the example of a three-phase system. Said arrangement is part of a vehicle electrical system only partially shown here 10 ,

Der Generator 20, 30 umfasst einen Generatorregler 20 mit Anschlüssen 21a, 21b und 21c, einer Erregerspule 22 und einer Kommunikationsleitung COM sowie einen Stator 30 mit drei in Dreiecksschaltung an Schaltpunkten 31a, 31b und 31c miteinander verbundenen Statorwicklungen 32. The generator 20 . 30 includes a generator controller 20 with connections 21a . 21b and 21c , an excitation coil 22 and a communication line COM and a stator 30 with three in a triangle at switching points 31a . 31b and 31c interconnected stator windings 32 ,

Der Brückengleichrichter 40 ist in 1 als sechspulsiger Brückengleichrichter 40 dargestellt, der zur Gleichrichtung eines Drehstroms des dreiphasigen Generators 20, 30 eingerichtet ist. In gleicher Weise kann jedoch beispielsweise auch ein vier-, fünf-, sechs- oder siebenphasiger Generator 20, 30 und ein entsprechend hieran angepasster acht-, zehn-, zwölf- oder vierzehnpulsiger Brückengleichrichter 40 eingesetzt werden. The bridge rectifier 40 is in 1 as a six-pulse bridge rectifier 40 shown, for rectifying a three-phase current of the three-phase generator 20 . 30 is set up. In the same way, however, for example, a four-, five-, six- or seven-phase generator 20 . 30 and an appropriately matched eight, ten, twelve, or fourteen pulse bridge rectifier 40 be used.

Der Brückengleichrichter 1 weist drei mit A, B und C bezeichnete Halbbrücken auf, die jeweils über ihren Mittelabgriff mit Generatorphasen bzw. entsprechenden Phasenanschlüssen U, V und W verbunden sind. Die Generatorphasen U, V und W sind jeweils über die Schaltpunkte 31a, 31b und 31c an den Stator 30 bzw. dessen Statorwicklungen 32 angeschlossen.The bridge rectifier 1 has three half bridges, designated A, B and C, which are each connected via their center tap to generator phases or corresponding phase connections U, V and W. The generator phases U, V and W are each above the switching points 31a . 31b and 31c to the stator 30 or its stator windings 32 connected.

Die Halbbrücken A, B und C sind mit ihren Enden jeweils mit Gleichspannungsanschlüssen verbunden. Einer der Anschlüsse ist mit B+ bezeichnet; es handelt sich beispielsweise um einen positiven Batteriepol und/oder eine entsprechende Versorgungsleitung eines Kraftfahrzeugbordnetzes 10. Der andere Anschluss (häufig auch mit B– bezeichnet) kann mit Masse GND verbunden sein. The half bridges A, B and C are each connected at their ends to DC voltage terminals. One of the ports is labeled B +; it is, for example, a positive battery terminal and / or a corresponding supply line of a motor vehicle electrical system 10 , The other terminal (often also called B-) may be connected to ground GND.

Die Halbbrücken A, B und C weisen jeweils aktive Schaltelemente 41a bis 41f auf. Diese sind jeweils in einen oberen Zweig H (Highside) und einen unteren Zweig L (Lowside) der Halbbrücken A, B und C eingebunden. Die Schaltelemente 41a bis 41f sind beispielsweise als MOSFET ausgebildet und weisen jeweils eine Inversdiode (ohne Bezeichnung) auf. Wie ersichtlich, kann über diese jeweils bei Anliegen einer positiven Halbwelle an den Phasen U, V und W ein Strom über die Highside-Schaltelemente 41a bis 41c ("aus dem Generator 20, 30 heraus") und bei Anliegen einer negativen Halbwelle ein Strom über die Lowside-Schaltelemente 41a bis 41c ("in den Generator 20, 30 hinein") fließen. Hierzu muss jeweils ein entsprechendes Potentialgefälle bestehen, das die Diodenspannung übersteigt. Hierbei kommt es jedoch zu entsprechenden Verlusten, die den Wirkungsgrad herabsetzen und erhöhte Temperaturen bewirken.The half bridges A, B and C each have active switching elements 41a to 41f on. These are each incorporated into an upper branch H (highside) and a lower branch L (lowside) of the half bridges A, B and C. The switching elements 41a to 41f For example, they are designed as MOSFETs and each have an inverse diode (without designation). As can be seen, a current across the high-side switching elements can be applied via these in each case when a positive half-wave is applied to the phases U, V and W. 41a to 41c ("from the generator 20 . 30 out ") and if there is a negative half-wave, a current through the low-side switching elements 41a to 41c ("in the generator 20 . 30 In each case, a corresponding potential gradient must exist which exceeds the diode voltage, but this leads to corresponding losses, which reduce the efficiency and cause increased temperatures.

Die Phasenanschlüsse U, V und W können daher nach Maßgabe einer entsprechenden Ansteuerung der Schaltelemente 41a bis 41f während der genannten Zeiten jeweils auch aktiv angesteuert werden. So wird jeweils bei Anliegen einer positiven Halbwelle an den Phasen U, V und W das entsprechende Highside-Schaltelement 41a bis 41c und bei Anliegen einer negativen Halbwelle das entsprechende Lowside-Schaltelement 41d bis 41f angesteuert und (parallel zur Inversdiode) leitend geschaltet. Hierdurch verringern sich die Verluste.The phase connections U, V and W can therefore be in accordance with a corresponding control of the switching elements 41a to 41f during each of these times are also actively controlled. Thus, when there is a positive half-wave at the phases U, V and W, the corresponding high-side switching element 41a to 41c and in case of a negative half-wave, the corresponding low-side switching element 41d to 41f controlled and (parallel to the inverse diode) turned on. This reduces the losses.

Die Ansteuerung der Schaltelemente 41a bis 41f erfolgt über ihre jeweiligen Gate-Anschlüsse (ohne Bezeichnung) durch eine Steuereinrichtung 50 über nicht dargestellte Ansteuerleitungen. Dabei kann eine Steuereinrichtung 50 für alle Halbbrücken A, B und C gemeinsam vorgesehen sein. Alternativ dazu kann auch jede der Halbbrücken A, B und C eine individuelle Steuereinrichtung aufweisen. Ist letzteres der Fall, können Funktionen beliebig zwischen individuellen Steuereinrichtungen und einer gemeinsamen Steuereinrichtung 50 verteilt sein.The control of the switching elements 41a to 41f occurs via their respective gate terminals (without designation) by a control device 50 via control lines, not shown. In this case, a control device 50 be provided for all half-bridges A, B and C together. Alternatively, each of the half bridges A, B and C may have an individual control device. If the latter is the case, functions can be arbitrary between individual control devices and a common control device 50 be distributed.

Der Normalbetrieb der gezeigten Anordnung umfasst, mit anderen Worten, die Schaltelemente 41a bis 41f derart anzusteuern, dass an den Phasenanschlüssen U, V und W anliegende Spannungssignale abhängig vom Vorzeichen abwechselnd zu den Gleichspannungsanschlüssen B+ und GND durchgesteuert werden. Sonderbetriebsmodi, beispielsweise bei Lastabwurf, sind ebenfalls möglich, jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.The normal operation of the arrangement shown comprises, in other words, the switching elements 41a to 41f to control such that at the phase terminals U, V and W voltage signals are controlled depending on the sign alternately to the DC voltage terminals B + and GND. Special operating modes, for example, in load shedding, are also possible, but not the subject of the present application.

Zwischen den Phasenanschlüssen U, V und W gegen Masse GND abfallende Spannungen sind im Rahmen dieser Anmeldung mit u(u), u(v) und u(w) bezeichnet. Eine zwischen B+ und Masse GND (also zwischen den Gleichspannungsanschlüssen des Gleichrichters 40) abfallende Spannung ist mit u(b+) angegeben.In the context of this application, voltages falling between the phase terminals U, V and W to ground GND are denoted by u (u), u (v) and u (w). One between B + and ground GND (ie between the DC terminals of the rectifier 40 ) decreasing voltage is indicated by u (b +).

Der Generatorregler 20 ist dafür eingerichtet, eine Ausgangsspannung, die durch die dargestellte Anordnung bereitgestellt wird, zu regeln. Der Generatorregler 20 wird über den Anschluss 21a mit der Spannung des Anschlusses B+, u(b+) gespeist und wertet diese Spannung aus. Die Spannung u(b+) wird als Regelgröße verwendet und permanent mit einer Sollspannung abgeglichen.The generator controller 20 is arranged to regulate an output voltage provided by the illustrated arrangement. The generator controller 20 will be over the connection 21a fed with the voltage of the terminal B +, u (b +) and evaluates this voltage. The voltage u (b +) is used as a control variable and permanently adjusted with a setpoint voltage.

Moderne Generatorregler 20 sind typischerweise in Form von integrierten Schaltkreisen mit Leistungselektronik ausgebildet. Eine Kommunikationsschnittstelle 23 ist hierbei über den bereits erwähnten Kommunikationsanschluss COM angebunden und dafür eingerichtet, Informationen beispielsweise mit der Steuereinrichtung 50 auszutauschen.Modern generator controller 20 are typically in the form of integrated circuits with power electronics. A communication interface 23 is here connected via the already mentioned communication port COM and set up information, for example, with the control device 50 exchange.

Der Generatorregler 20 ist ferner dazu ausgebildet, ein Signal an zumindest einem der Phasenanschlüsse U, V und W auszuwerten, um hierüber die Drehzahl des Generators 20, 30 zu ermitteln. In der in 1 gezeigten Anordnung ist der Generatorregler 20 hierzu über den Anschluss 21b der Phase V verbunden. Er wertet damit eine Spannung u(v) aus. The generator controller 20 is further configured to evaluate a signal on at least one of the phase terminals U, V and W, in order to determine the speed of the generator 20 . 30 to investigate. In the in 1 The arrangement shown is the generator controller 20 on the connection 21b connected to the phase V. He thus evaluates a voltage u (v).

In den 2 bis 7 sind jeweils an den Phasenanschlüssen U, V und W anliegende Spannungen u(u), u(v) und u(w) in V auf der Ordinate gegenüber einer Zeit ms auf der Abszisse in Form entsprechender Diagramme von Spannungsverläufen dargestellt (Diagramme 2A bis 7A, 2B bis 7B bzw. 2C bis 7C). Ferner zeigen die 2 bis 7 die an dem Anschluss B+ gegen Masse anliegende Spannung u(b+) in V auf der Ordinate gegenüber einer Zeit in ms auf der Abszisse (Diagramme 2D bis 7D). Die entsprechenden Spannungsverläufe sind in den 1 bis 6 und 7 nur oberhalb eines Werts von 12V dargestellt.In the 2 to 7 are respectively applied to the phase terminals U, V and W voltages u (u), u (v) and u (w) in V on the ordinate against a time ms on the abscissa in the form of corresponding diagrams of voltage curves shown (diagrams 2A to 7A . 2 B to 7B respectively. 2C to 7C ). Furthermore, the show 2 to 7 the voltage u (b +) applied to the terminal B + to ground in V on the ordinate against a time in ms on the abscissa (diagrams 2D to 7D ). The corresponding voltage curves are in the 1 to 6 and 7 only shown above a value of 12V.

Das durch die Erregerwicklung 22 (vgl. 1) erzeugte rotierende Magnetfeld generiert in jeder der drei Wicklungen 32 des Stators 30 eine Wechselspannung. Die an den Anschlüssen 31a bis 31c anliegenden Wechselspannungen, die gleichzeitig die jeweiligen Phasenspannungen an den Phasenanschlüssen U bis W darstellen, werden durch die Schaltelemente 41a bis 41f im Gleichrichter 40 gleichgerichtet. Eine Vollweggleichrichtung der Phasen bewirkt die Addition der positiven und negativen Hüllkurven dieser Halbwellen zu einer gleichgerichteten, leicht gewellten Generatorspannung in Form der in den Diagrammen 2D bis 7D dargestellten Spannung u(b+).That through the exciter winding 22 (see. 1 ) generated rotating magnetic field generated in each of the three windings 32 of the stator 30 an alternating voltage. The at the connections 31a to 31c applied AC voltages, which simultaneously represent the respective phase voltages at the phase terminals U to W, are determined by the switching elements 41a to 41f in the rectifier 40 rectified. A full wave rectification of the phases causes the addition of the positive and negative envelopes of these half waves to a rectified, slightly waved generator voltage in the form of the graphs 2D to 7D represented voltage u (b +).

In 2 ist dabei eine in sämtlichen Schaltelementen 41a bis 41f erfolgende, aktive Gleichrichtung veranschaulicht. Mit anderen Worten veranschaulicht 2 entsprechende Spannungsverläufe in einer Anordnung, wie sie in 1 gezeigt ist, und bei der sämtliche Schaltelemente 41a bis 41f intakt sind und ordnungsgemäß angesteuert werden. Werden die Spannungen an den Phasenanschlüssen U bzw. 31a, V bzw. 31b und W bzw. 31c gegen Masse GND gemessen, ergeben sich die in den Diagrammen 2A bis 2C gezeigten Spannungsverläufe u(u), u(v) und u(w). Die Phasenspannung u(v) wird typischerweise, wie in 1 gezeigt, durch den Generatorregler 20 ausgewertet, um die Drehzahl des Generators zu ermitteln.In 2 is one in all switching elements 41a to 41f illustrating active rectification. In other words illustrates 2 corresponding voltage curves in an arrangement as shown in 1 is shown, and in which all the switching elements 41a to 41f are intact and properly controlled. Are the voltages at the phase terminals U and 31a , V or 31b and W or 31c Measured against ground GND, the result in the diagrams 2A to 2C shown voltage curves u (u), u (v) and u (w). The phase voltage u (v) will typically be as in 1 shown by the generator regulator 20 evaluated to determine the speed of the generator.

Die Spannungsdifferenzen zwischen dem Phasenanschluss V bzw. 31b und der Generatorspannung u(b+) bzw. dem Phasenanschluss V bzw. 31b und dem Masseanschluss u(GND) entsprechen dem Spannungsabfall im oberen (41b) bzw. unteren (41e) Gleichrichterelement bzgl. der Phase V: Δu(V+) = u(V) – u(b+) bzw. Δu(V–) = u(GND) – u(V) The voltage differences between the phase connection V or 31b and the generator voltage u (b +) or the phase connection V or 31b and the ground connection u (GND) correspond to the voltage drop in the upper ( 41b ) or lower ( 41e ) Rectifier element with respect to the phase V: Δu (V + ) = u (V) - u (b +) or Δu (V - ) = u (GND) - u (V)

Wie erwähnt, weist die Spannung u(b+) (Diagramm 2D) durch die Addition der entsprechenden Halbwellen eine gewisse Welligkeit auf. Die Maxima einer derartigen welligen Spannung u(b+) werden nachfolgend als Spannungskuppen bzw. kurz Kuppen bezeichnet.As mentioned, the voltage u (b +) (diagram 2D ) by the addition of the corresponding half-waves on a certain ripple. The maxima of such a wavy voltage u (b +) are hereinafter referred to as stress groups or short crests.

Bei einer symmetrisch aufgebauten Anordnung, d. h. einem symmetrisch aufgebauten Generator 20, 30 und einem intakten Gleichrichter 40 liegen die Maxima bzw. Kuppen auf dem gleichen Spannungsniveau. Aufgrund geringfügig unterschiedlicher Längen der einzelnen Stränge und Verbindungen des Stators 30 zu dem Gleichrichter 40 ergeben sich allenfalls geringfügige Unterschiede, nachfolgend als Asymmetrien bezeichnet. Maximale Kuppenhöhen der Spannung u(b+) sind dabei in den 2 bis 7 mit u(b + max), minimale Kuppenhöhen mit u(b + min) bezeichnet. In 2 sind deren Unterschiede, hier mit u(b + max) – u(b + min) bezeichnet, minimal. Mit ∆u(b + max) und ∆u(b + min) sind in den Figuren die Spannungsabfälle über die jeweiligen Gleichrichterelemente veranschaulicht. In a symmetrically constructed arrangement, ie a symmetrically constructed generator 20 . 30 and an intact rectifier 40 the maxima or crests are at the same stress level. Due to slightly different lengths of the individual strands and connections of the stator 30 to the rectifier 40 At most slight differences arise, hereinafter referred to as asymmetries. Maximum pitches of the voltage u (b +) are in the 2 to 7 with u (b + max), minimum dome heights designated u (b + min). In 2 are their differences, here with u (b + max) - u (b + min), minimal. With Δu (b + max) and Δu (b + min) the voltage drops across the respective rectifier elements are illustrated in the figures.

In 3 sind die Auswirkungen eines Defekts in der Ansteuerung des Schaltelements 41d (vgl. 1), also dem Lowside-Schaltelement der Halbbrücke A bzw. diesem Schaltelement 41d selbst veranschaulicht. Das Schaltelement 41d wird damit nicht mehr aktiv leitend geschaltet, ein Stromfluss erfolgt lediglich über die Inversdiode dieses Schaltelements 41d. Damit ist die Gleichrichtung der an dem Phasenanschluss U bzw. 31a anliegenden Spannung u(u) betroffen. Durch den vergrößerten Spannungsabfall an der Inversdiode des Schaltelements 41d senken sich die Kuppen der an dem Anschluss b+ anliegenden Spannung u(b+) ab, wenn die Highside-Schaltelemente 41b und 41c, die mit den Phasenanschlüssen V und W verbunden sind, leitend werden. Ein sich hieraus ergebender Unterschied zwischen den Werten für u(b + max) und u(b + min), in den Figuren, wie erwähnt, mit u(b + max) – u(b + min) bezeichnet, kann zur Diagnose eines derartigen Fehlerfalls herangezogen werden. Dieser Unterschied ist deutlich größer als in einem intakten Gleichrichter, wie bzgl. 2 erläutert.In 3 are the effects of a defect in the control of the switching element 41d (see. 1 ), ie the low-side switching element of the half-bridge A or this switching element 41d self-illustrated. The switching element 41d is thus no longer actively turned on, a current flow takes place only via the inverse diode of this switching element 41d , Thus, the rectification of the at the phase terminal U or 31a applied voltage u (u) affected. Due to the increased voltage drop at the inverse diode of the switching element 41d the peaks of the voltage u (b +) applied to the terminal b + are lowered when the high-side switching elements 41b and 41c , which are connected to the phase terminals V and W, become conductive. A resulting difference between the values for u (b + max) and u (b + min), denoted by u (b + max) -u (b + min) in the figures, can be used to diagnose a such error case be used. This difference is significantly greater than in an intact rectifier, as regards. 2 explained.

In 4 ist in entsprechende Weise ein Defekt in dem Highside-Schaltelement 41a bzw. dessen Ansteuerung veranschaulicht. Betroffen ist direkt wiederum nur der Phasenanschluss U bzw. 31a. Es kommt zu einer Gleichrichtung über die Inversdiode in dem Highside-Schaltelement 41a. Durch den vergrößerten Spannungsabfall an dieser Inversdiode senken sich die Kuppen in der an dem Anschluss b+ anliegenden Spannung U(b+) ab, wenn die Lowside-Schaltelemente 41e und 41f, die an die Phasenanschlüsse V und W angeschlossen sind, leitend werden. Wiederum kann ein entsprechender Unterschied u(b + max) – u(b + min) zur Diagnose eines entsprechenden Fehlerfalls herangezogen werden. In 4 is correspondingly a defect in the high-side switching element 41a or its control illustrated. Affected directly turn only the phase connection U or 31a , It comes to a rectification via the inverse diode in the high-side switching element 41a , Due to the increased voltage drop at this inverse diode, the peaks in the voltage applied to the terminal b + voltage U (b +) decreases when the low-side switching elements 41e and 41f , which are connected to the phase terminals V and W, become conductive. Again, a corresponding difference u (b + max) -u (b + min) can be used to diagnose a corresponding error case.

In 5 sind die Auswirkungen von Defekten in sowohl dem Highside-Schaltelement 41a als auch dem Lowside-Schaltelement 41d bzw. einer entsprechenden Ansteuerung veranschaulicht. Betroffen ist direkt wiederum nur der Phasenanschluss U bzw. 31a. Es erfolgt eine Gleichrichtung über die Inversdiode der Schaltelemente 41a und 41d. Der Wert u(b + max) stellt sich in der Spannung u(b+) nurmehr dann ein, wenn der Phasenanschluss U(31a) nicht beteiligt ist. In sämtlichen anderen Fällen senken sich die Kuppen in der Spannung U(b+) wie zuvor beschrieben ab. Es besteht damit weiterhin ein markanter Unterschied zwischen u(b + max) und u(b + min), der zu diagnostischen Zwecken, wie zuvor erläutert, herangezogen werden kann.In 5 are the effects of defects in both the highside switching element 41a as well as the lowside switching element 41d or a corresponding control illustrated. Affected directly turn only the phase connection U or 31a , There is a rectification via the inverse diode of the switching elements 41a and 41d , The value u (b + max) adjusts itself in the voltage u (b +) only if the phase connection U ( 31a ) is not involved. In all other cases, the peaks decrease in voltage U (b +) as described above. There is thus still a marked difference between u (b + max) and u (b + min), which can be used for diagnostic purposes, as explained above.

In 6 sind die Auswirkungen von Defekten in sämtlichen Lowside-Schaltelementen 41d, 41e und 41f bzw. einer entsprechenden Ansteuerung veranschaulicht. Betroffen sind hier somit die Phasenanschlüsse U bzw. 31a, V bzw. 31b und W bzw. 31c. In sämtlichen Fällen erfolgt eine Gleichrichtung über die Inversdiode der Schaltelemente 41d, 41e und 41f. Wie ersichtlich, ergibt sich nunmehr kein Unterschied mehr zwischen den Werten für u(b + max) und u(b + min), da die genannten Effekte keine Asymmetrien in dem Gleichrichter 40 bewirken. In diesem Fall kann jeweils eine negative Differenzspannung u(u) – u(GND), u(v) – u(GND) oder u(w) – u(GND) ausgewertet werden. Zweckmäßigerweise wird hierzu, wie in 1 veranschaulicht, der Phasenanschluss V (vgl. Regleranschluss 21b des Generatorreglers 20) ausgewertet. Wird hier ein erhöhter Spannungsabfall detektiert, kann auch ein derartiger Ausfall erkannt werden. In 6 are the effects of defects in all lowside switching elements 41d . 41e and 41f or a corresponding control illustrated. Affected here are thus the phase connections U and 31a , V or 31b and W or 31c , In all cases, rectification takes place via the inverse diode of the switching elements 41d . 41e and 41f , As can be seen, there is now no difference between the values for u (b + max) and u (b + min), since the effects mentioned no asymmetries in the rectifier 40 cause. In this case, a negative differential voltage u (u) -u (GND), u (v) -u (GND) or u (w) -u (GND) can be evaluated. Appropriately, for this purpose, as in 1 illustrates, the phase connection V (see controller connection 21b of the generator controller 20 ) evaluated. If an increased voltage drop is detected here, such a failure can also be detected.

In 7 sind Defekte in sämtlichen Highside Schaltelementen 41a, 41b und 41c bzw. einer diesen zugeordneten Ansteuerung veranschaulicht. Wiederum ist ein entsprechender Ausfall symmetrisch, so dass sich keine Unterschiede zwischen u(b + max) und u(b + min) ergeben bzw. entsprechende Unterschiede allenfalls in dem in 2 dargestellten Bereich liegen. Dennoch kann auch in einem derartigen Fehlerfall eine Diagnose erfolgen, wie veranschaulicht beispielsweise über eine Auswertung der maximalen Spannungsdifferenz zwischen der Spannung u(u) und u(b+), u(v) und u(b+) oder u(w) und u(b+). Auch hierbei wird zweckmäßigerweise die mit dem Generatorregler verbundene Phase (vgl. 1, Phase V) zur Diagnose verwendet. In 7 are defects in all highside switching elements 41a . 41b and 41c or a drive associated therewith. Again, a corresponding failure is symmetrical, so that there are no differences between u (b + max) and u (b + min) or corresponding differences at most in the in 2 area shown lie. Nevertheless, a diagnosis can also be made in such an error case, as illustrated, for example, by an evaluation of the maximum voltage difference between the voltage u (u) and u (b +), u (v) and u (b +) or u (w) and u ( b +). Here, too, the phase connected to the generator regulator (cf. 1 , Phase V) used for diagnosis.

Durch die Kommutierung des Generators 20, 30 verändert sich das Signal u(b+) in Abhängigkeit von der Generatordrehzahl. Der Einfluss der Kommutierung ist in einem Drehzahlbereich unterhalb von ca. 6000 rpm jedoch gering. Für höhere Generatordrehzahlen kann das Signal u(b+) gegebenenfalls mittels eines Tiefpassfilters gefiltert werden. By the commutation of the generator 20 . 30 the signal u (b +) changes depending on the generator speed. The influence of commutation is low in a speed range below about 6000 rpm. For higher generator speeds, the signal u (b +) can optionally be filtered by means of a low-pass filter.

Die Auswertung der Spannung des Signals u(b+) erfolgt vorzugsweise in der Kuppenmitte, wie in 8 (die im Übrigen im Wesentlichen den Diagrammen 2D bis 7D der 2 bis 7 entspricht) veranschaulicht. Ein entsprechender Messzeitpunkt ist hier mit TM bezeichnet. The evaluation of the voltage of the signal u (b +) is preferably carried out in the center of the circle, as in 8th (which, moreover, essentially the diagrams 2D to 7D of the 2 to 7 corresponds). A corresponding measurement time is denoted here by TM.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009046955 A1 [0005] DE 102009046955 A1 [0005]

Claims (12)

Verfahren zur Erkennung eines Defekts in einer Funktion wenigstens eines aktiven Schaltelements (41a–41f) eines aktiven Brückengleichrichters (40) eines Kraftfahrzeugbordnetzes (10), der eine Anzahl von Wechselspannungen (u(u), u(v), u(w)) in eine Gleichspannung (u(b+)) wandelt, wobei Spannungsverläufe zumindest einer der Wechselspannungen (u(u), u(v), u(w)) und der Gleichspannung (u(b+)) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage eines Vergleichs von Maxima und/oder Minima eines oder mehrerer der Spannungsverläufe miteinander und/oder mit einem vorgegebenen Wert bestimmt wird, dass ein Defekt in der Funktion des wenigstens einen aktiven Schaltelements (41a–41f) vorliegt.Method for detecting a defect in a function of at least one active switching element ( 41a - 41f ) of an active bridge rectifier ( 40 ) of a motor vehicle electrical system ( 10 ), which converts a number of alternating voltages (u (u), u (v), u (w)) into a direct voltage (u (b +)), voltage curves of at least one of the alternating voltages (u (u), u (v) , u (w)) and the DC voltage (u (b +)), characterized in that it is determined based on a comparison of maxima and / or minima of one or more of the voltage curves with each other and / or with a predetermined value that a Defect in the function of the at least one active switching element ( 41a - 41f ) is present. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Defekt in der Funktion des wenigstens einen aktiven Schaltelements (41a–41f) bestimmt wird, wenn sich Maxima in dem Spannungsverlauf der Gleichspannung (u(b+)) um mehr als einen vorgegebenen Wert unterscheiden.The method of claim 1, wherein the defect is in the function of the at least one active switching element ( 41a - 41f ) is determined when maxima in the voltage waveform of the DC voltage (u (b +)) differ by more than a predetermined value. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Defekt in der Funktion des wenigstens einen aktiven Schaltelements (41a–41f) bestimmt wird, wenn sich Maxima in zumindest einem Spannungsverlauf einer der Wechselspannungen (u(u), u(v), u(w)) um mehr als einen vorgegebenen Wert von Maxima in dem Spannungsverlauf der Gleichspannung (u(b+)) unterscheiden.Method according to Claim 1 or 2, in which the defect functions as a function of the at least one active switching element ( 41a - 41f ) is determined when maxima in at least one voltage curve of one of the alternating voltages (u (u), u (v), u (w)) differ by more than a predetermined value of maxima in the voltage curve of the direct voltage (u (b +)) , Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Defekt in der Funktion des wenigstens einen aktiven Schaltelements (41a–41f) bestimmt wird, wenn zumindest ein Minimum in zumindest einem Spannungsverlauf einer der Wechselspannungen (u(u), u(v), u(w)) unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt. Method according to one of the preceding claims, in which the defect in the function of the at least one active switching element ( 41a - 41f ) is determined when at least a minimum in at least one voltage curve of one of the alternating voltages (u (u), u (v), u (w)) is below a predetermined value. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Defekt in einer Funktion eines oder eines Teils der aktiven Schaltelemente (41a–41f) eines Gleichrichterzweigs (L) des aktiven Brückengleichrichters (40) gemäß Anspruch 2, ein Defekt aller aktiven Schaltelemente (41d–41f) eines oberen Gleichrichterzweigs (L) des aktiven Brückengleichrichters (40) gemäß Anspruch 3 und/oder ein Defekt aller aktiven Schaltelemente (41a–41d) eines unteren Gleichrichterzweigs (H) des aktiven Brückengleichrichters (40) gemäß Anspruch 4 bestimmt wird.Method according to Claim 1, in which a defect in a function of one or a part of the active switching elements ( 41a - 41f ) of a rectifier branch (L) of the active bridge rectifier ( 40 ) according to claim 2, a defect of all active switching elements ( 41d - 41f ) of an upper rectifier branch (L) of the active bridge rectifier ( 40 ) according to claim 3 and / or a defect of all active switching elements ( 41a - 41d ) of a lower rectifier branch (H) of the active bridge rectifier ( 40 ) is determined according to claim 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem auf Grundlage der Bestimmung, dass ein Defekt in der Funktion des wenigstens einen aktiven Schaltelements (41a–41f) vorliegt, eine Belastung des aktiven Brückengleichrichters (40) reduziert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein, based on the determination that a defect in the function of the at least one active switching element ( 41a - 41f ), a load of the active bridge rectifier ( 40 ) is reduced. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem auf Grundlage der Bestimmung, dass ein Defekt in der Funktion des wenigstens einen aktiven Schaltelements (41a–41f) vorliegt, ein Fehlersignal ausgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, wherein, based on the determination that a defect in the function of the at least one active switching element ( 41a - 41f ), an error signal is output. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das bei einer Prüfung des aktiven Brückengleichrichters (40) bei der Fertigung eingesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, which is used in a test of the active bridge rectifier ( 40 ) is used in manufacturing. Steuereinrichtung (50), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Control device ( 50 ), which is adapted to perform a method according to any one of the preceding claims. Kraftfahrzeugbordnetz mit einem aktiven Brückengleichrichter (40) und einer Steuereinrichtung (50) nach Anspruch 9.Motor vehicle electrical system with an active bridge rectifier ( 40 ) and a control device ( 50 ) according to claim 9. Computerprogramm, das eine Steuereinrichtung (50) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Steuereinrichtung (50), insbesondere nach Anspruch 9, ausgeführt wird. Computer program comprising a control device ( 50 ) to perform a method according to one of claims 1 to 8, when it on the control device ( 50 ), in particular according to claim 9, is executed. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon according to claim 11.
DE102013224756.7A 2013-12-03 2013-12-03 Detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system Pending DE102013224756A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013224756.7A DE102013224756A1 (en) 2013-12-03 2013-12-03 Detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system
FR1461770A FR3014263B1 (en) 2013-12-03 2014-12-02 METHOD FOR DETECTING AN OPERATING FAULT OF AN ACTIVE SWITCHING ELEMENT OF A RECTIFIER ON A MOTOR VEHICLE INLAND NETWORK BRIDGE
CN201410715937.7A CN104682682B (en) 2013-12-03 2014-12-02 Identify the defects of at least one active switching element function of active bridge rectification device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013224756.7A DE102013224756A1 (en) 2013-12-03 2013-12-03 Detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013224756A1 true DE102013224756A1 (en) 2015-06-03

Family

ID=53058542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013224756.7A Pending DE102013224756A1 (en) 2013-12-03 2013-12-03 Detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN104682682B (en)
DE (1) DE102013224756A1 (en)
FR (1) FR3014263B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017129285A1 (en) * 2016-01-27 2017-08-03 Robert Bosch Gmbh Method for detecting an error in a generator unit
DE102017204159A1 (en) 2017-03-14 2018-09-20 Robert Bosch Gmbh Method for detecting a mode of operation of a rectifier
CN111919127A (en) * 2018-01-17 2020-11-10 罗伯特·博世有限公司 Method for testing the bridge of an output stage in a rotating machine
DE102019212900A1 (en) * 2019-08-28 2021-03-04 Robert Bosch Gmbh Detection of defects in rectifier voltage regulator modules

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016220235A1 (en) * 2016-10-17 2018-04-19 Seg Automotive Germany Gmbh Detecting a fault in a generator unit
DE102017214363A1 (en) * 2017-08-17 2019-02-21 Robert Bosch Gmbh Method for detecting an error state of an electrical machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0865914A (en) * 1994-08-24 1996-03-08 Nippondenso Co Ltd Controller of ac generator vehicle
DE102004028213A1 (en) * 2004-06-09 2005-12-29 Robert Bosch Gmbh Generator controller with diagnostic function for semiconductor components
DE102009045489A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-21 Robert Bosch Gmbh Method for monitoring rectifier of alternate current generator for motor vehicle, involves carrying out counter measure during occurrence of malfunction in one of switches in branch by other switch
DE102009046955A1 (en) 2009-11-23 2011-05-26 Robert Bosch Gmbh Avoidance of load shedding overvoltages in synchronous rectifiers
DE102010000712A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-14 Robert Bosch GmbH, 70469 Active rectifier self-check performing method for claw pole generators of motor vehicle, involves drawing phases to certain potential by actuation of switches, and determining phases to detect mistake in rectifier by measuring phase voltage

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6734654B2 (en) * 1998-10-26 2004-05-11 Robert Bosch Gmbh Method of regulating a generator, especially a claw pole generator of an on-board vehicle electrical system
JP4610380B2 (en) * 2005-03-16 2011-01-12 三菱電機株式会社 Power converter
US7919949B2 (en) * 2007-05-17 2011-04-05 GM Global Technology Operations LLC High efficiency generator
CH708168B1 (en) * 2007-10-02 2014-12-31 Woodward Ids Switzerland Gmbh Inverter assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0865914A (en) * 1994-08-24 1996-03-08 Nippondenso Co Ltd Controller of ac generator vehicle
DE102004028213A1 (en) * 2004-06-09 2005-12-29 Robert Bosch Gmbh Generator controller with diagnostic function for semiconductor components
DE102009045489A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-21 Robert Bosch Gmbh Method for monitoring rectifier of alternate current generator for motor vehicle, involves carrying out counter measure during occurrence of malfunction in one of switches in branch by other switch
DE102009046955A1 (en) 2009-11-23 2011-05-26 Robert Bosch Gmbh Avoidance of load shedding overvoltages in synchronous rectifiers
DE102010000712A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-14 Robert Bosch GmbH, 70469 Active rectifier self-check performing method for claw pole generators of motor vehicle, involves drawing phases to certain potential by actuation of switches, and determining phases to detect mistake in rectifier by measuring phase voltage

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017129285A1 (en) * 2016-01-27 2017-08-03 Robert Bosch Gmbh Method for detecting an error in a generator unit
US10914776B2 (en) 2016-01-27 2021-02-09 Robert Bosch Gmbh Method for detecting an error in a generator unit
DE102017204159A1 (en) 2017-03-14 2018-09-20 Robert Bosch Gmbh Method for detecting a mode of operation of a rectifier
CN111919127A (en) * 2018-01-17 2020-11-10 罗伯特·博世有限公司 Method for testing the bridge of an output stage in a rotating machine
DE102019212900A1 (en) * 2019-08-28 2021-03-04 Robert Bosch Gmbh Detection of defects in rectifier voltage regulator modules

Also Published As

Publication number Publication date
FR3014263A1 (en) 2015-06-05
CN104682682A (en) 2015-06-03
CN104682682B (en) 2019-12-03
FR3014263B1 (en) 2018-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013224756A1 (en) Detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system
EP2377239B1 (en) Error detection method for electrical motors having one or more star points
DE102017202393A1 (en) Engine control device and engine control method
DE102011081173A1 (en) Operating state circuit for inverters and method for setting operating states of an inverter
DE102010017810A1 (en) Power converter for rotating electrical machines
DE112009000549T5 (en) Electric motor drive device and method for its control
DE102013200637A1 (en) A method of detecting an electrical fault in a generator assembly and means for implementing it
DE102014115881B4 (en) Method and apparatus for increasing a current detection range in a system with a polyphase motor
EP3075048B1 (en) Overvoltage protection for an on-board power supply of a motor vehicle during a load dump
DE102014114715A1 (en) Monitoring device for a power supply current
DE102011053557A1 (en) Rotating electric machine for a vehicle
WO2012163645A2 (en) Method for determining current in a polyphase machine
DE102012217116A1 (en) Method for determining the phase currents of an electrical machine with a power converter
DE102013213802A1 (en) Overvoltage protection for active rectifiers during load shedding
DE102006007877A1 (en) Power generation control device
DE102013208968A1 (en) Motor vehicle electrical system with active bridge rectifier and overvoltage protection during load shedding, rectifier arrangement, associated operating method and means for its implementation
DE102018201321A1 (en) A method of operating an assembly of an electric machine and a rectifier
DE102014102566A1 (en) A vehicle mounted rotating electric machine with multiple rectification modes
DE102019130106A1 (en) POWER SUPPLY DEVICE
DE102011000267A1 (en) Generator for vehicle e.g. passenger car, has stator comprising stator windings, and control device with overhearing protection device for executing overheating protection operation by eliminating field current flow in field winding
DE102018203739A1 (en) Method for detecting an error state of an electrical machine
DE102016202169A1 (en) Operating an arrangement of generator-operated electrical machine and active bridge rectifier
DE102012108154A1 (en) In-vehicle rotary electric machine e.g. reference generator of e.g. truck, has phase winding whose phase voltage waveform abnormality is determined if duration of different phase voltage time is not longer than predefined time
DE102010043095A1 (en) A method of reducing a voltage ripple due to rotational nonuniformity of an internal combustion engine driven generator
DE102015202912B3 (en) Method and device for driving an active bridge rectifier when canceling a phase short circuit

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SEG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ROBERT BOSCH GMBH, 70469 STUTTGART, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: DEHNSGERMANY PARTNERSCHAFT VON PATENTANWAELTEN, DE

Representative=s name: DEHNS GERMANY, DE

R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: DEHNSGERMANY PARTNERSCHAFT VON PATENTANWAELTEN, DE