DE102017117430A1

DE102017117430A1 - Erkennung von Bürstenfeuer bei Leistungssystemen

Info

Publication number: DE102017117430A1
Application number: DE102017117430.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Gräfling; Günter Hofer; Christoph Seidl
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2018-02-08
Also published as: CN107688138A; CN107688138B; US20180041150A1; US9991832B2

Abstract

Gemäß einigen Beispielen ist eine Erkennungsschaltung dazu ausgebildet, ein Bürstenfeuer in einem Leistungssystem basierend auf einem elektrischen Signal von dem Leistungssystem zu ermitteln. Die Erkennungsschaltung ist ferner dazu ausgebildet, als Reaktion auf die Ermittlung des Bürstenfeuers ein Bit zu setzen.

Description

Diese Offenbarung betrifft Leistungssysteme mit Bürsten wie beispielsweise Wechselstromgeneratoren, elektrische Generatoren und Elektromotoren.
Bei einem Wechselstromgenerator handelt es sich um eine Maschine, die aus mechanischer Energie ein elektrisches Wechselstrom-("AC")-Signal erzeugt. Der Wechselstromgenerator kann die mechanische Energie in Form einer als Rotor bekannten drehenden Welle beziehen. Der Rotor kann ein magnetisches Feld erzeugen, das bewirkt, dass Strom in einem als Stator bekannten Teil des Wechselstromgenerators fließt. Für einen Rotor gibt es zwei Hauptmöglichkeiten, um ein magnetisches Feld zu erzeugen. Erstens kann der Rotor einen Permanentmagneten aufweisen, der ein Magnetfeld erzeugt, das mit dem Rotor rotiert. Wechselstromgeneratoren, die einen Permanentmagneten verwenden, können als Magnetzünder (engl.: „magnetos“) bekannt sein. Als zweites kann der Rotor ein magnetisches Feld erzeugen, in dem ein elektrischer Strom durch Wicklungen im Inneren des Rotors fließt.
Ein Wechselstromgenerator kann eine Bürste enthalten, die dem Rotor einen Erregerstrom zuführt, um einen elektrischen Strom durch die Wicklungen innerhalb des Rotors zu verursachen. Die Bürste kann einen Bürstenhalter, der die Bürste gegen den Rotor drückt, aufweisen. Wenn die Bürste den Rotor kontaktiert, kann die Bürste mit dem Rotor einen elektrischen Strom leiten. Wenn zwischen der Bürste und dem Rotor ein Spalt vorliegt, kann ein Bürstenfeuer auftreten, wenn die Potentialdifferenz zwischen der Bürste und dem Rotor einen elektrischen Bogen über den Spalt hinweg erzeugt.
Ähnliche Konfigurationen können bei anderen Leistungssystemen wie beispielsweise Elektromotoren und elektrischen Generatoren vorhanden sein. Ein elektrischer Generator kann mit ähnlichen Prinzipien wie ein Wechselstromgenerator arbeiten und mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. Ein Elektromotor kann elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln. Generatoren und Elektromotoren können rotierende Wellen und Bürsten, die einen elektrischen Strom an die rotierenden Wellen leiten, aufweisen.
Diese Offenbarung beschreibt Techniken für eine Erkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Bürstenfeuer in einem Leistungssystem basierend auf einem elektrischen Signal von dem Leistungssystem zu ermitteln. Die Erkennungsschaltung ist ferner dazu ausgebildet, als Reaktion auf das Ermitteln des Bürstenfeuers ein Bit zu setzen.
Gemäß einigen Beispielen weist ein Verfahren das Ermitteln eines Bürstenfeuers in einem Leistungssystem basierend auf einem elektrischen Signal von dem Leistungssystem auf. Das Verfahren enthält ferner das Setzen eines Bits als Reaktion auf die Erkennung des Bürstenfeuers.
Gemäß einigen Beispielen weist ein System eine rotierende Welle und eine oder mehr Bürsten, die dazu ausgebildet sind, mit der rotierenden Welle Elektrizität zu leiten, auf. Das System weist ferner eine Steuereinheit und eine Erkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Bürstenfeuer zwischen der rotierenden Welle und der einen oder den mehr Bürsten basierend auf einem elektrischen Signal zu ermitteln, auf. Die Erkennungsschaltung ist ferner dazu ausgebildet, als Reaktion auf das Ermitteln des Bürstenfeuers ein Bit zu setzen.
Die Einzelheiten von einem oder mehr Beispielen werden in den begleitenden Zeichnungen und der Beschreibung unten dargelegt. Andere Merkmale, Gegenstände und Vorteile sind aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich.
1 ist ein Prinzip-Blockschaltbild und Stromlaufplan eines Systems, das einen Wechselstromgenerator, eine Leistungsquelle und eine Maschine (engl.: „engine“) gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung enthält.
2 ist ein Prinzip-Blockschaltbild und Stromlaufplan eines Systems, das einen Wechselstromgenerator, eine Leistungsquelle und eine Maschinensteuereinheit (engl.: „engine control unit“) gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung enthält.
3 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Bürstenfeuers, das zwischen einer Bürste und einem Rotor auftritt, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
4 ist ein graphischer Vergleich zweier Kurven von elektrischen Signalen, die auf Bürstenfeuer hindeuten können, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
5 ist ein Prinzip-Blockschaltbild und Stromlaufplan einer Erkennungsschaltung gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
6 ist ein Prinzip-Blockschaltbild und Stromlaufplan einer Erkennungsschaltung, die mit einer Antenne gekoppelt ist, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
7 zeigt eine Anwender-Diagnoseschnittstelle, die eine Ausgabe, die auf ein oder mehr Merkmale eines Bürstenfeuers hindeutet, zeigt, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Beispiel-Prozess zum Ermitteln eines Bürstenfeuers veranschaulicht, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
9 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs, das mit einer Maschinensteuereinheit kommuniziert, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
10 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs außerhalb des Bürstenhalters gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
11 ist ein Prinzip-Blockdiagramm eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs mit einem integrierten, kontaktbasierten Bürstenfeuerdetektor gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
12 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs mit einem integrierten, drahtlosen Bürstenfeuerdetektor gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
13 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs mit einem diskreten, drahtlosen Bürstenfeuerdetektor gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
14 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs mit einer Auswerteeinheit, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
15 ist ein Flussdiagramm, das einen Beispielprozess zur Validierung eines Bürstenfeuers gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung veranschaulicht.
Ein Bürstenfeuer kann die Komponenten innerhalb von Leistungssystemen einschließlich Bürsten beschädigen. Zum Beispiel kann ein Bürstenfeuer hohe elektromagnetische Strahlung verursachen, die das Verhalten von in der Nähe befindlichen Komponenten beeinträchtigen kann. Ein Bürstenfeuer kann auch Spikes im Erregerstrom durch einen Rotor verursachen. Darüber hinaus kann ein Bürstenfeuer die Ausgangsspannung, die der Wechselstromgenerator einer Batterie oder anderen elektrischen Lasten in dem System zuführen kann, verringern.
Ein Leistungssystem wie beispielsweise ein Wechselstromgenerator kann so ausgelegt sein, dass es durch Bürstenfeuer verursachte Spikes in dem Erregerstrom widersteht. Änderungen des Designs eines Wechselstromgenerators können die Bürsten widerstandsfähiger gegenüber Alterung machen, und sie können den Wechselstromgenerator im Hinblick auf eine durch Bürstenfeuer verursachte, mögliche Beschädigung widerstandsfähiger machen. Insbesondere kann ein Wechselstromgenerator-Steuer-IC so ausgestaltet sein, dass es scharfen Spannungsspikes an einem Erregerpin widersteht. Trotzdem können diese Designs die potentielle Beschädigung von Bürstenfeuern lediglich abmildern, ohne künftige Bürstenfeuer zu verhindern. Ein Anwender kann ein künftiges Bürstenfeuer verhindern, indem er eine defekte Bürste ersetzt, aber es kann sein, dass der Anwender die defekte Bürste nicht bemerkt, wenn dem Anwender keine Diagnoseinformation, die ein Bürstenfeuer erkennen lässt, zur Verfügung steht.
Die Erkennung eines Bürstenfeuers in einem Wechselstromgenerator oder einem anderen Leistungssystem kann schwierig sein, wenn das Bürstenfeuer während des Betriebs des Wechselstromgenerators im Inneren des Wechselstromgenerators auftritt. Diese Offenbarung beschreibt Techniken zum Ermitteln, Überwachen und Melden einer als Bürstenfeuer bekannten, unbeabsichtigten Unterbrechung eines Stromflusses durch eine mechanische Verbindung in einem Leistungssystem wie beispielsweise einem Wechselstromgenerator, einem elektrischen Generator, oder einem Elektromotor. Gemäß einigen Beispielen enthalten diese Techniken das Erfassen eines elektrischen Signals, das durch ein Bürstenfeuer erzeugt wird, und das Melden des Bürstenfeuers an einen Anwender. Das System kann einen Funken aufgrund einer Trennung zwischen einer Bürste und einem Schleifring durch die Detektion von elektrischen Feldern, magnetischen Feldern oder einer Kombination hiervon, oder durch Detektieren einer starken Stromänderung ermitteln. Der Funkendetektor kann gekoppelte Störungen detektieren, und er kann die Wiederholung elektrischer Signale mit einer definierten Signatur, die mögliche Bürstenfeuer erkennen lassen, validieren. Mit diesen Techniken kann ein Diagnosesystem den Anwender über ein Bürstenfeuer informieren, was es dem Anwender erlaubt, eine defekte Bürste oder einen defekten Bürstenhalter zu ersetzen, und eine weitere Beschädigung des Wechselstromgenerators und benachbarter Komponenten verhindern.
1 ist ein Prinzip-Blockschaltbild und Stromlaufplan eines Systems 2, das einen Wechselstromgenerator 4, eine Leistungsquelle 6 und eine Maschine 8 aufweist, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Bei dem System 2 kann es sich um irgendein elektromechanisches System, das mechanische Energie in elektrische Energie wandelt wie beispielsweise ein Automobil, ein Generator, eine Lokomotive, ein Wasserfahrzeug oder ein beliebiges anderes elektromechanisches System handeln. Das System 2 kann weitere, in 1 nicht gezeigte Komponenten enthalten.
Der Wechselstromgenerator 4 kann mechanische Energie in elektrische Energie für das System 2 wandeln. Gemäß einigen Beispielen kann es sich bei dem Wechselstromgenerator 4 um eine ähnliche Maschine zum Umwandeln mechanischer Energie in elektrische Energie wie beispielsweise einen Dynamo, einen Magnetzünder (engl.: "magneto"), oder einen Generator handeln. Gemäß einigen Beispielen kann es sich bei dem Wechselstromgenerator 4 um eine Maschine zum Umwandeln von elektrischer Energie in mechanische Energie wie beispielsweise einen Elektromotor handeln.
Der Wechselstromgenerator 4 kann von einer Maschine 8 mechanische Energie in Form einer rotierenden Welle wie beispielsweise einer Kurbelwelle erhalten. Die Maschine 8 kann die Geschwindigkeit des Wechselstromgenerators durch die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Welle über eine Rolle und/oder einen Gurt regeln. Zum Beispiel kann die rotierende Welle eine Winkelgeschwindigkeit von eintausendfünfhundert Umdrehungen pro Minute ("RPM") aufweisen, was den Wechselstromgenerator 4 dazu veranlassen kann, mit einer proportionalen Winkelgeschwindigkeit, die unter Umständen dreimal höher als die Maschinen-RPM, zu arbeiten. Bei der Maschine 8 kann es sich um eine Verbrennungsmaschine, einen hybriden Verbrennungs-Elektro-Motor oder eine andere geeignete Maschine handeln.
Der Wechselstromgenerator 4 kann elektrische Leistung an die Leistungsquelle 6 und an Lasten 10 ausgeben. Bei der Leistungsquelle 6 kann es sich um eine Batterie oder eine elektrische Energiespeichereinrichtung handeln. Die Leistungsquelle 6 kann eine anfängliche Menge elektrischer Energie bereitstellen, um die Maschine 8 und den Wechselstromgenerator 4 zu starten, wenn das System 2 hochfährt. Während des Betriebs der Maschine 8 kann der Wechselstromgenerator 4 mechanische Energie von der Maschine 8 in elektrische Energie umwandeln, um die Leistungsquelle 6 wieder aufzuladen.
Die Lasten 10 können irgendwelche Subsysteme innerhalb des Systems 2, die elektrische Energie verbrauchen, aufweisen. Gemäß einigen Beispielen, bei denen es sich bei dem System 2 um ein Automobil handelt, können die Lasten 10 Heizung und Kühlung, Radio- und Videodisplays, eine Lenkunterstützung, elektrische Fensterheber und andere Subsysteme enthalten. Der Wechselstromgenerator 4 kann ein elektrisches AC-Signal erzeugen und das AC-Signal unter Verwendung einer Gleichrichterbrücke 12 in ein Gleichstrom-("DC")-Signal wandeln, um dieses der Leistungsquelle 6 und den Lasten 10 zuzuführen.
Der Wechselstromgenerator kann eine integrierte Schaltung ("IC") 14 zur Wechselstromgeneratorsteuerung mit mehreren Pins zur Eingabe und Ausgabe enthalten. Diese Pins können einen Erregerpin ("EXC"), einen Pin zur lokalen Netzwerkverbindung ("LIN"), einen Massepin ("GND"), einen Phasen-Pin ("PH"), und einen Batteriepin ("VBA") enthalten.
Mittels des EXC-Pins kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 eine Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 14 durch Verändern eines als Erregerstrom bekannten elektrischen Signals regeln. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann ein pulsweitenmoduliertes ("PWM"), gesteuertes Spannungssignal verwenden, um den Erregerstrom zu verändern. Der EXC-Pin kann an eine oder mehr Spulen oder Wicklungen in dem Rotor 16 angeschlossen werden, so dass der Erregerstrom durch den Rotor 16 läuft. Der EXC-Pin kann über eine oder mehr Bürsten (in 1 nicht gezeigt) mit dem Rotor 16 verbunden werden.
Der Wechselstromgenerator 4 kann eine oder mehr Bürsten aufweisen, um dem Rotor 16 einen Erregerstrom zuzuführen. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, kann an der Übergangsstelle zwischen einer Bürste und dem Rotor 16 ein Bürstenfeuer auftreten. Das Bürstenfeuer kann aus vielen Gründen, einschließlich einer Deformation der Bürsten oder schadhafter Bürstenhalter, auftreten. Wenn ein Bürstenfeuer auftritt, kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 an dem EXC-Pin ein elektrisches Signal empfangen. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann ein Bürstenfeuer basierend auf dem elektrischen Signal ermitteln und ein Bit wie beispielsweise Maschinensteuereinheit ("ECU") 22 setzen. Gemäß einigen Beispielen kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 eine Steuereinheit zum Lesen des Bits, das das Bürstenfeuer erkennen lässt, enthalten, oder die ECU 22 kann das Bit lesen.
Der LIN-Pin an dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann über einen LIN-Bus 20 an die ECU 22 angeschlossen sein. Bei Automotive-Anwendungen kann der LIN-Bus 20 an andere Komponenten in einem Automobil wie beispielsweise eine Lenkrad, Sitze, Klimasteuerungen und andere Komponenten angeschlossen sein. Wenn es sich bei dem System 2 nicht um ein Automotive-System handelt, kann das System immer noch eine Verbindung zwischen dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 und der ECU 22, die ähnlich zu dem LIN-Bus 20 ist, enthalten.
Der GND-Pin an dem Wechselstromgenerator-IC 14 kann an eine Bezugsmasse in dem System 2 angeschlossen sein. Gemäß einigen Beispielen kann die Bezugsmasse dem Potential eines Fahrzeug-Fahrgestells oder dem Potential eines anderen Materials in dem System 2 entsprechen. Der Wechselstromgenerator 4 kann über eine Masseverbindung 28 an die Bezugsmasse angeschlossen sein. Der Ausdruck "Bezugsmasse" bezieht sich allgemein auf jede(s) bekannte Bezugsspannung oder -potential und entspricht nicht notwendigerweise irgendeinem konkreten Spannungspegel.
Der PH-Pin an dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann an zwei oder mehr der Phasen der Statorwicklungen 18 angeschlossen sein. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann über den PH-Pin zwei oder mehr Phasen der Statorwicklungen 18 überwachen. Gemäß einigen Beispielen kann der PH-Pin direkt an die Statorwicklungen 18, die drei Phasen enthalten können, angeschlossen sein. Die Statorwicklungen 18 können basierend auf einem durch den Rotor 16 erzeugten, rotierenden magnetischen Feld einen Strom an die Gleichrichterbrücke 12 leiten. Die Statorwicklungen 18 können ein AC-Signal mit einer oder mehr Phasen an die Gleichrichterbrücke 12, die das AC-Signal in ein DC-Signal wandeln kann, liefern. Der Kondensator 14 kann das DC-Signal glätten, wenn das DC-Signal die Batterieleitung 26 entlang läuft, um die Leistungsquelle 6 zu laden oder Elektrizität an Lasten 10 zu liefern.
Der VBA-Pin des Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 kann an die Batterieleitung 26 angeschlossen sein. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann die Spannung auf der Batterieleitung 26 messen und den Erregerstrom, den das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 über den EXC-Pin an den Rotor 16 liefert, einstellen. Somit kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 ein Rückkopplungsnetzwerk mit geschlossener Schleife bilden, wobei das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 die Spannung auf der Batterieleitung 26 durch Einstellen des Erregerstroms auf einen präzisen Wert regelt.
Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann ein Bürstenfeuer in dem Wechselstromgenerator 4 über den EXC-Pin oder über eine andere Quelle erfassen. Ein Bürstenfeuer kann in dem Rotor 16 bei oder nahe der Verbindung zwischen dem Rotor 16 und einer oder mehr Bürsten (in 1 nicht gezeigt) auftreten. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann durch Empfangen eines Signals von dem Rotor 16 in dem Wechselstromgenerator 4 über den EXC-Pin ein Bürstenfeuer erkennen. Gemäß einigen Beispielen kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 eine Antenne (in 1 nicht gezeigt) verwenden, um ein elektromagnetisches Signal, das durch ein Bürstenfeuer erzeugt wird, zu empfangen.
Als Reaktion auf die Erkennung eines Bürstenfeuers kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 in einer Speichereinrichtung (in 1 nicht gezeigt) ein Bit, z.B. ein Fehler-Flag, setzen, um erkennen zu lassen, dass ein Bürstenfeuer detektiert wurde. Als Reaktion auf die Erkennung des Bürstenfeuers kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 in einer Speichereinrichtung wie beispielsweise einem Statusregister, einem Flip-Flop oder einer Zustandsmaschine ein Bit setzen. Das Bit kann mehrere Bits, die eine oder mehr Eigenschaften des Bürstenfeuers wie beispielsweise die Peak-Amplitude, die Dauer, die Frequenz oder die Anzahl der erkannten Bürstenfeuer erkennen lassen, enthalten.
Gemäß einigen Beispielen kann die Steuereinheit das Bit von dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 lesen. Die Steuereinheit wie beispielsweise die ECU 22 kann, indem sie einen Status des Bits von dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 anfordert, als Master arbeiten. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann als Slave arbeiten, indem es der Steuereinheit mit einem Signal, das auf den Status des Bits, das erkennen lässt, ob ein Bürstenfeuer aufgetreten ist, schließen lässt, antwortet. Bei dem Signal, das auf den Status des Bits schließen lässt, kann es sich um eine Übertragung von Daten und/oder ein elektrisches Signal von dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 an die Steuereinheit handeln. Das Bit kann den Status des Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 erkennen lassen.
Ohne eine Erkennungsschaltung kann das System 2, außer wenn das Bürstenfeuer den Wechselstromgenerator 4 daran hindert, eine geeignete Spannung an die Batterieleitung 26 auszugeben, ein Bürstenfeuer innerhalb des Wechselstromgenerators 4 möglicherweise nicht erkennen oder detektieren. Ein Bürstenfeuer kann die Ausgangsspannung von dem Wechselstromgenerator 4 an die Batterieleitung 26 verringern. Gemäß einigen Beispielen kann die Leistungsquelle 6 einen Nennwert von zwölf Volt aufweisen, und das Wiederaufladen der Leistungsquelle 6 kann zumindest dreizehn Volt oder vierzehn Volt von der Batterieleitung 26 erfordern. Daher kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14, wenn der Wechselstromgenerator 4 keine geeignete Spannung an der Batterieleitung 26 bereitstellt, durch Messen der Ausgangsspannung an dem VBA-Pin ein Bürstenfeuer ermitteln. Allerdings kann sich die Spannung an der Batterieleitung 26 aus vielen anderen Gründen als einem Bürstenfeuer verringern, was es für das Wechselstromgenerator-Steuer-IC schwierig gestaltet, die Ursache für die Spannungsverringerung an der Batterieleitung 26 zu ermitteln.
Allerdings kann es sein, dass ein Bürstenfeuer die maximal verfügbare Leistung oder die durch den Wechselstromgenerator 4 erzeugte Ausgangsspannung an die Batterieleitung 26 nicht signifikant verringert. Gemäß einigen Beispielen kann die durch den Wechselstromgenerator 4 erzeugte, maximal verfügbare Leistung vor der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators abfallen. Daher können andere Techniken zum Ermitteln und Melden eines Bürstenfeuers an einen Anwender für den Wechselstromgenerator 4 vorteilhaft sein. Selbst wenn das Bürstenfeuer den Wechselstromgenerator 4 nicht daran hindert, die geeignete Spannung auszugeben, kann das Bürstenfeuer den Wechselstromgenerator 4 und nahe gelegene Komponenten beschädigen. Das Bürstenfeuer kann elektromagnetische Wellen erzeugen und ungleichmäßige Erregerströme, die den Wechselstromgenerator 4 und nahe gelegene Komponenten beschädigen, verursachen. Deshalb ist es für eine Erkennungsschaltung vorteilhaft, Bürstenfeuer selbst dann zu ermitteln, wenn die Bürstenfeuer die Spannung auf der Batterieleitung 26 nicht wesentlich verringern.
2 ist ein Prinzip-Blockschaltbild und Stromlaufplan eines Systems 40, das einen Wechselstromgenerator 4, eine Leistungsquelle 6 und eine Maschinensteuereinheit 22 gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung aufweist. Bei dem System 40 kann es sich um ein beliebiges elektromechanisches System, das ein Leistungssystem zum Umwandeln mechanischer Energie in elektrische Energie wie beispielsweise ein Automobil, einen Generator, eine Lokomotive, ein Wasserfahrzeug, oder ein beliebiges anderes elektromechanisches System enthält, handeln. Das System 40 kann ähnlich zu dem System 2 gemäß 1 sein, und es kann eine oder mehr in 2 nicht gezeigte Komponenten enthalten.
Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 und die Bürste 44A können sich in dem Bürstenhalter 42, der sich innerhalb des Wechselstromgenerators 4 befinden kann, befinden. Der Wechselstromgenerator 4 kann außerdem einen Rotor 16, Statorwicklungen 18, und eine Gleichrichterbrücke 12 aufweisen. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14, kann, ähnlich zu dem Wechselstromgenerator-IC 14 in 1, mehrere Pins wie beispielsweise EXC, LIN, GND und VBA aufweisen.
Zwei oder mehr Bürsten 44 können einen Erregerstrom von dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 an den Rotor 16 liefern. Eine oder mehr federbelastete Bürstenhalter 42 können jede der Bürsten 44 gegen den Rotor 16 schieben. Der EXC-Pin des Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 kann an zwei oder mehr Bürsten 44 wie beispielsweise die Bürste 44A angeschlossen sein, und der GND-Pin kann an eine Bürste 44B angeschlossen sein. Innerhalb des Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 kann der EXC-Pin an Schalter 46A, 46B und, über einen Kondensator 48, an eine Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 angeschlossen sein.
Bei den Schaltern 46 kann es sich um Transistoren oder eine beliebige andere analoge oder digitale Einrichtung, die Elektrizität basierend auf einem Steuersignal leitet, handeln. Der Schalter 46A kann basierend auf einem Steuersignal an einem Steuerknoten des Schalters 46A wie beispielsweise einem Gate oder einer Basis Elektrizität von dem VBA-Pin an den EXC-Pin leiten. Der VBA-Pin kann an den Ausgang des Wechselstromgenerators 4 angeschlossen sein. Der Schalter 46B kann basierend auf einem Steuersignal Elektrizität von dem GND-Pin an den EXC-Pin leiten. Durch Öffnen und Schließen können die Schalter 46 den über die Bürste 44A an den Rotor 16 gelieferten Erregerstrom regeln.
Wenn an einer der Bürsten 44 ein Bürstenfeuer auftritt, kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 ein elektrisches Signal, das das Bürstenfeuer erkennen lässt, von dem EXC-Pin des Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 empfangen. Die Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 kann das Signal, das auf das Bürstenfeuer schließen lässt, über den Kondensator 48 an dem EXC-Pin empfangen. Der Kondensator 48 kann Teil einer optionalen Filterschaltung, die das elektrische Signal differenziert, um niederfrequente Signale zu sperren und höherfrequente Signale durchzulassen, handeln. Ein Bürstenfeuer kann schnell beginnen und enden, was ein hochfrequentes Signal an dem EXC-Pin erzeugt. Infolgedessen kann der Kondensator 48 ein Durchlassen des Signals, das auf ein Bürstenfeuer schließen lässt, zulassen, während er andere Signale blockiert.
Als Alternative oder Ergänzung zu dem Kondensator 48 kann die Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 ein Signal, das auf ein Bürstenfeuer schließen lässt, über eine Antenne 52 detektieren. Die Antenne 52 kann eine Bipolstruktur oder eine Ringstruktur mit einer oder mehr Wicklungen aufweisen. Die Antenne 52 kann eine beliebige Struktur, die dazu in der Lage ist, elektromagnetische Felder wie beispielsweise elektrische Felder, magnetische Felder oder eine Kombination hiervon zu detektieren, aufweisen. Ein Bürstenfeuer kann eine elektromagnetische Welle erzeugen, die sich zu der Antenne 52 ausbreitet. Die Antenne 52 kann die elektromagnetische Welle empfangen und in ein elektrisches Signal umwandeln. Die Antenne 52 kann dann das elektrische Signal an die Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 übertragen. Entweder die Antenne 52 oder der Kondensator 48 oder eine Kombination oder Modifikation von einer/einem oder beidem kann ein Bürstenfeuer in dem Wechselstromgenerator 4 detektieren. Gemäß einigen Beispielen kann die Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 nur an eine(n) von der Antenne 52 oder dem Kondensator 48 und nicht an beide Komponenten angeschlossen sein.
Die Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 kann eine Filterschaltung enthalten, um zwischen elektrischen Signalen, die mit Bürstenfeuern im Zusammenhang stehen, und anderen elektrischen Signalen zu unterscheiden. Zum Beispiel kann die Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 eine Entprellschaltung enthalten, um zwischen Bürstenfeuern und anderen elektrischen Signalen und elektromagnetischen Wellen, die nicht mit Bürstenfeuern im Zusammenhang stehen, zu unterscheiden.
Wenn die Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 ein Bürstenfeuer ermittelt, kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 in einer Speichereinrichtung ein Bit, z.B. ein Fehler-Flag, setzen, um das Ereignis zu kennzeichnen. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann ein Bit setzen, damit es die ECU 22 über den LIN-Bus, einen CAN-Bus oder eine andere Übertragungsart lesen kann. Ein Mikrochip 54 in der ECU 22, die eine wechselstromgeneratorbezogene Software ("SW") 56 enthalten kann, kann den Status des Bits in dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 lesen. Das Bit kann Daten, die das Bit und/oder ein Fehler-Flag für das Bürstenfeuer betreffen, zusammen mit anderen Fehler-Flags in dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 enthalten. Die ECU 22 kann auf die Speichereinrichtung zugreifen, um festzustellen, ob die Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 15 ein Fehler-Flag gesetzt hat.
Die ECU 22 kann eine Diagnoseinformation, die das Bürstenfeuer erkennen lässt, an eine On-Board-Diagnostik 58, die eine Anwenderschnittstelle enthalten kann, ausgeben. Über die Anwenderschnittstelle kann die On-Board-Diagnostik 58 einen Anwender über das Bürstenfeuer informieren. Die On-Board-Diagnostik 58 kann während einer Inspektion oder, wenn es sich bei dem System 40 um ein Automotive-System handelt, während eines Werkstattbesuchs, eine Fehlerausgabe liefern. Die Fehlerausgabe kann Daten enthalten, die sich auf Fehler-Flags, die von dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 an die ECU 22 gesendet wurden, beziehen.
3 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Bürstenfeuers 60, das zwischen einer Bürste 44A und einem Rotor 16 auftritt, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Der Rotor 16 kann sich auf der Stelle drehen, während der Bürstenhalter 42 und die Bürste 44A stationär sein können. Abhängig von dem Leistungssystem und der Bürste kann die Bürste 44A einen elektrischen Strom an den Rotor 16 leiten oder einen elektrischen Strom von dem Rotor 16 empfangen. Bei dem Beispiel eines Wechselstromgenerators kann der Rotor 16 eine oder mehr interne Wicklungen aufweisen, die den Erregerstrom führen und ein rotierendes Magnetfeld erzeugen.
Der Bürstenhalter 42 kann eine Feder verwenden, um die Bürste 44A gegen den Rotor 16 zu drücken. Wenn sich die Bürste 44A in Kontakt mit dem Rotor 16 befindet, kann die Bürste 44A einen Erregerstrom an den oder von dem Rotor 16 führen. Wenn zwischen der Bürste 44A und dem Rotor 16, möglicherweise aufgrund eines Defekts der Bürste 44A oder des Bürstenhalters 42, ein Spalt vorliegt, kann zwischen der Bürste 44A und dem Rotor 16 eine Potentialdifferenz auftreten. Abhängig von der Potentialdifferenz, der Größe des Spalts und anderen Faktoren kann ein Bürstenfeuer 60 auftreten.
Bei dem Bürstenfeuer 60 kann es sich um einen Lichtbogen (engl.: "electric arc") durch Luft oder ein anderes isolierendes Material zwischen der Bürste 44A und dem Rotor 16 handeln. Das Bürstenfeuer 60 kann basierend auf einem oder mehr Eigenschaften des Bürstenfeuers 60 wie beispielsweise die Dauer des Bürstenfeuers 60 oder die Peak-Amplitude des Stroms oder der Spannung in dem Bürstenfeuer 60 eine elektromagnetische Welle erzeugen. Das Bürstenfeuer 60 kann auch den Erregerstrom, der durch die Bürste 44A und den Rotor 16 läuft, beeinflussen. Das Bürstenfeuer 60 kann einen Spike in der Amplitude des Erregerstroms verursachen.
4 ist ein graphischer Vergleich zweier Kurven 70, 76 von elektrischen Signalen, die auf Bürstenfeuer schließen lassen können, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Die Kurve 70 kann ein elektrisches Signal mit drei Pulsen zeigen. Die vertikale Achse der Kurve 70 kann die Amplitude eines elektrischen Stroms oder einer elektrischen Spannung repräsentieren. Die horizontale Achse der Kurven 70, 76 kann die Zeit repräsentieren.
Eine AC-Schwingung 72 kann ein elektrisches Signal, das auf ein Bürstenfeuer schließen lässt oder durch ein Bürstenfeuer erzeugt wurde, repräsentieren. Ein Bürstenfeuer kann hohe und steile Spannungsspitzen, die an dem EXC-Pin eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs auftreten, verursachen. Im Normalbetrieb kann die Spannung an dem EXC-Pin stabil sein. Gemäß einigen Beispielen kann das durch die AC-Schwingung 72 dargestellte elektrische Signal durch die Bürste 44A zu dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 laufen. Bei der AC-Schwingung 72 kann es sich auch um ein elektrisches Signal von einer Antenne, die eine durch ein Bürstenfeuer erzeugte elektromagnetische Schwingung empfängt, handeln. Für jeden Puls in der Kurve 70 kann die Amplitude der AC-Schwingung 72 ansteigen und dann, nach Erreichen des Peaks, kann die Amplitude abfallen. Wie bei der Kurve 70 dargestellt, kann jeder Puls eine Anstiegszeit und eine Abfallzeit aufweisen.
Bei der geglätteten Kurve 74 kann es sich um eine geglättete Annäherung der Amplitude der AC-Schwingung 72 handeln. Die geglättete Kurve 74 kann sich ergeben, nachdem die AC-Schwingung 72 eine Filterschaltung durchlaufen hat. Die Filterschaltung kann einen AC-DC-Wandler und/oder ein Impedanzelement mit einer Zeitkonstante enthalten.
Die Kurve 76 stellt ein Beispiel der Breite eines jeden Pulses in der Kurve 70 dar. Jeder Puls in der Kurve 76 zeigt eine Zeitdauer, während der die geglättete Kurve 74 einen Amplituden-Schwellenwert übersteigt. Die Kurve 76 zeigt auch die Pulswiederholzeit der Pulse in der Kurve 70. Die Pulswiederholzeit kann die Frequenz des Bürstenfeuers bemessen. Die Pulsweiten in der Kurve 76 können durch die Dauer, während der die Amplitude der geglätteten Kurve 74 höher ist, als ein Schwellenwertbetrag, gemessen werden.
5 ist ein Prinzip-Blockschaltbild und Stromlaufplan einer Erkennungsschaltung 80 gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Die Erkennungsschaltung 80 kann sich innerhalb eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs, innerhalb eines Bürstenhalters, auf einer Batterieleitung, innerhalb eines Wechselstromgenerator- oder Leistungssystems oder an einer anderen geeigneten Stelle befinden. Die Erkennungsschaltung 80 kann eine Schaltung enthalten, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal von einem Detektor 82, das auf ein Bürstenfeuer schließen lässt, zu empfangen. Die Erkennungsschaltung 80 kann ferner dazu ausgebildet sein, eine oder mehr Eigenschaften des elektrischen Signals wie beispielsweise eine Peak-Amplitude, eine Dauer oder eine Frequenz des elektrischen Signals zu messen. Die Eigenschaften des elektrischen Signals können auch den Erregerstrom, die Anzahl der Polpaare oder eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors enthalten. Die Erkennungsschaltung 80 kann einen AC/DC-Wandler 84 und ein Impedanzelement 86 enthalten.
Bei dem Detektor 82 kann es sich um eine Antenne oder eine Filterschaltung wie beispielsweise eine Antenne 82 oder einen Kondensator 48 in 2 handeln. Bei der Antenne 52 kann es sich um einen kontaktlosen Detektor handeln, und bei dem Kondensator 48 kann es sich um einen kontaktbasierten Detektor handeln. Der Detektor 82 kann sich außerhalb der Erkennungsschaltung 80 befinden. Als Antenne kann sich der Detektor 82 in einem geeigneten Abstand von den Bürsten befinden, um die elektromagnetische Welle von einem Bürstenfeuer zu empfangen. Als Filterschaltung kann der Detektor 82 einen Kondensator, der an den EXC-Pin eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs angeschlossen ist, enthalten. Der EXC-Pin kann das elektrische Signal von der Bürste empfangen, und der Detektor 82 kann das elektrische Signal filtern oder differenzieren und es an die Erkennungsschaltung 82 übermitteln. Gemäß einigen Beispielen kann der Detektor 82 an den EXC-Pin, an einen internen Knoten, an den VBA-Pin oder an die Batterieleitung, oder an ein Gate-Terminal eines Erregerschalters angeschlossen sein. Der Detektor 82 kann sich in dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC, in dem Bürstenhalter, oder nahe bei den Bürsten wie beispielsweise oben auf dem Bürstenhalter befinden. Der Detektor 82 kann sich außerhalb des Wechselstromgenerators wie beispielsweise auf der Batterieleitung, auf der ECU, oder an irgendeinem Knoten oder Block, an dem das Wechselstromgenerator-Steuer-IC ein gekoppeltes Signal empfängt wie beispielsweise der Gatetreiber an dem EXC-Pin, befinden. Der Detektor 82 kann an ein Gate von einem oder mehr internen Leistungsschaltern innerhalb des Wechselstromgenerator-Steuer-ICs angeschlossen sein.
Der AC/DC-Wandler 84 in der Erkennungsschaltung 80 kann das elektrische Signal von einem Hochfrequenz-AC-Signal in ein Niederfrequenzsignal wandeln. Wie in 4 gezeigt, kann es sich bei dem einlaufenden Signal um einen sinusförmigen Kurvenverlauf wie beispielsweise eine AC-Schwingung 72, der eine Signalamplitude, die sich mit der Zeit ändert, definiert, handeln. Der AC/DC-Wandler 84 kann das elektrische Signal in ein niederfrequentes Signal, das eine Signalamplitude definiert, die der Amplitude des AC-Signals ähnelt, umwandeln.
Das Impedanzelement 86 kann das Niederfrequenzsignal, das der AC/DC-Wandler 84 ausgibt, glätten. Das Impedanzelement 86 kann, basierend auf dem Widerstand und der Reaktanz des Impedanzelements 86, eine Zeitkonstante erzeugen, die mit einer Bezugsmasse wie beispielsweise dem GND-Pin eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs gekoppelt werden kann, erzeugen. Wenn das Impedanzelement 86 einen Widerstand und einen Kondensator zusammen mit Komponenten 88, 90, 92, 94 aufweist, kann die Zeitkonstante proportional zu dem Produkt eines Widerstands und einer Kapazität des Impedanzelements 86 sein. Wie in 4 gezeigt ist, können der AC/DC-Wandler 84 und das Impendanzelement 86 ein Niederfrequenzsignal, beispielsweise als geglättete Kurve 74, ausgeben, das einer Haifischflosse mit relativ kurzer Anstiegszeit und längerer Abfallzeit ähnelt. Das ausgegebene Niederfrequenzsignal kann auf dem elektrischen AC-Eingangssignal, wie in 4 als AC-Schwingung 72 gezeigt, basieren. Zusammen können der AC/DC-Wandler 84 und das Impedanzelement 86 als Filterschaltung oder als Glättungsschaltung arbeiten. Gemäß einigen Beispielen kann das Impedanzelement 86 ein Teil eines Peak-Detektors 88 und/oder eines Hüllkurvendetektors 90 sein. Das Impedanzelement 86 kann zwischen den AC/DC-Wandler 84 und den Peak-Detektor 88, den Hüllkurvendetektor 90, einen Periodendetektor 92 und einen Ergeigniszähler 94 gekoppelt sein oder nicht.
Der Peak-Detektor 88, der Hüllkurvendetektor 90, der Periodendetektor 92 und der Ereigniszähler 94 können eine oder mehr Eigenschaften des Bürstenfeuers bestimmen und speichern. Der Peak-Detektor 88 kann für jedes von der Erkennungsschaltung 80 empfangene, elektrische Signal die Peak-Amplitude bestimmen. Der Hüllkurvendetektor 90 kann für jedes von der Erkennungsschaltung 80 empfangene elektrische Signal die Zeitdauer bestimmen. Der Periodendetektor 92 kann die Dauer zwischen von der Erkennungsschaltung 80 empfangenen elektrischen Signalen bestimmen. Die Zeitperiode zwischen den elektrischen Signalen kann dieselbe sein, wie die Pulswiederholzeit in 4. Die Zeitperiode kann mit der Frequenz von Bürstenfeuern im Zusammenhang stehen. Der Ereigniszähler 94 kann einen laufenden Zählerstand der Anzahl der durch die Erkennungsschaltung 80 empfangenen elektrischen Signale speichern. Der Ereigniszähler 94 kann eine Schwellenwertamplitude oder eine Dauer verwenden, um zu bestimmen, ob jedes elektrische Signal ein Bürstenfeuer erkennen lässt. Der Schwellenwert zur Bestimmung eines Bürstenfeuers kann den Peak-Detektor 88, den Drehkurvendetektor 90, den Periodendetektor 92 und den Ereigniszähler 94 verwenden, und der Schwellenwert kann einstellbar sein.
Die Steuereinheit 96 oder die Erkennungsschaltung 80 kann in einer Speichereinrichtung 98 Daten, die eine oder mehr Eigenschaften von Bürstenfeuern betreffen, speichern. Gemäß einigen Beispielen kann sich die Steuereinheit 96 in einem Wechselstromgenerator-Steuer-IC oder einer Maschinensteuereinheit befinden. Die Erkennungsschaltung 80 kann als Reaktion auf die Erkennung eines Bürstenfeuers ein Bit setzen. Das Bit kann eine Diagnoseinformation, die auf eine oder mehr Eigenschaften des Bürstenfeuers schließen lässt, enthalten. Die Steuereinheit 96 kann das Bit lesen und die Diagnoseinformation, die auf das Bürstenfeuer hinweist, an eine Anwenderschnittstelle ausgeben. Bei der Anwenderschnittstelle kann es sich um ein Diagnosewerkzeug, das die Komponenten in einem System abfragt (engl.: "scans") und einem Anwender Informationen anzeigt, handeln.
Die Speichereinrichtung 98 kann dazu ausgebildet sein, Fehler-Flags, die ein Bürstenfeuer oder andere Ereignisse in einem Leistungssystem betreffen, zu speichern. Die Speichereinrichtung 98 kann auch Bits oder Warnungen, die Bürstenfeuer betreffen, speichern. Die Fehler-Flags, Warnungen und/oder Bits können Informationen, die eine oder mehr Eigenschaften des/der Bürstenfeuer(s) wie beispielsweise die Peak-Amplitude, die Dauer, die Frequenz und die Anzahl von Bürstenfeuern betreffen, enthalten. Die Speichereinrichtung 98 kann flüchtigen Speicher oder nicht-flüchtigen Speicher enthalten.
6 ist ein Prinzip-Blockschaltbild und Stromlaufplan einer mit einer Antenne 102 gekoppelten Erkennungsschaltung 104 gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Die integrierte Schaltung 100 kann sowohl die Antenne 102 als auch die Erkennungsschaltung 104 enthalten. Gemäß einigen Beispielen kann sich die Antenne 102 außerhalb der integrierten Schaltung 100 befinden. Die integrierte Schaltung kann sich in einem Wechselstromgenerator-Steuer-IC auf der Batterieleitung oder an einer anderen Stelle, die zur Detektion von durch ein Bürstenfeuer erzeugten elektromagnetischen Wellen geeignet ist, befinden.
Wie in 6 gezeigt ist, kann sich die Antenne 102 auf der integrierten Schaltung 100 befinden. Die Antenne 102 kann ähnlich der Antenne 52 in 2 oder dem Detektor 82 in 5 sein. Die Antenne 102 kann mit der Erkennungsschaltung 104 gekoppelt sein, so dass die Antenne 102 elektrische Signale an die Erkennungsschaltung 104 übertragen kann. Die Erkennungsschaltung 104 kann ähnlich der Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 in 2 oder der Erkennungsschaltung 80 in 5 sein. Die Antenne 102 kann eine durch ein Bürstenfeuer erzeugte elektromagnetische Welle empfangen, und die Antenne 102 kann die elektromagnetische Welle in ein elektrisches Signal umwandeln. Die Antenne 102 kann dann das elektrische Signal an die Erkennungsschaltung 104, wo ein AC/DC-Wandler und ein Impedanzelement das elektrische Signal, wie im Zusammenhang mit 5 beschrieben, in ein geglättetes Niederfrequenzsignal umwandeln kann, übertragen. Die Erkennungsschaltung 104 kann ähnlich wie die Erkennungsschaltung 80 in 5 arbeiten.
7 veranschaulicht eine Anwender-Diagnoseschnittstelle 110, die eine Ausgabe, die eine oder mehr Eigenschaften eines Bürstenfeuers erkennen lässt, zeigt, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Die Anwender-Diagnoseschnittstelle 110 kann Informationen von einem On-Board-Diagnosesystem empfangen. Die Anwender-Diagnoseschnittstelle 110 stellt ein Beispiel für ein Mittel für einen Anwender, das eine Diagnoseinformation von einem Leistungssystem empfängt, dar. Die Anwender-Diagnoseschnittstelle 110 kann eine Information betreffend ein Leistungssystem oder andere Komponenten in einem größeren System enthalten. Gemäß einigen Beispielen kann die Anwender-Diagnoseschnittstelle 110, wenn es sich bei dem Leistungssystem um einen Wechselstromgenerator handelt, und wenn das größere System ein Automobil ist, eine Information, die die Performance des Wechselstromgenerators, der Maschine, der Batterie oder anderer Komponenten in dem Automobil betrifft, enthalten. Gemäß einigen Beispielen kann ein Anwender die Diagnoseinformation anstelle über ein Diagnosewerkzeug, das direkt mit dem Leistungssystem verbunden wird, über ein Funk-Update (engl.: "over-the-air update") empfangen. Ein Funk-Update kann den drahtlosen Austausch von Informationen wie beispielsweise Diagnoseinformationen zwischen einem Anwender und einem Leistungssystem vereinfachen.
Die eine oder mehr Eigenschaften des Bürstenfeuers können die Peak-Amplitude eines jeden der Bürstenfeuer, die Dauer der Bürstenfeuer, die Frequenz der elektrischen Bürstenfeuer, oder eine Anzahl von Bürstenfeuern enthalten. Wie in 7 gezeigt ist, kann die Anwender-Diagnoseschnittstelle 110 dem Anwender eine Fehlerinformation 112 übermitteln. Die Fehlerinformation 112 kann den Anwender instruieren, wie auf die möglichen Fehler in einem Leistungssystem zu reagieren ist. Zum Beispiel kann die Fehlerhäufigkeit darauf schließen lassen, wie häufig ein gegebener Fehler während sämtlicher Steuerzyklen aufgetreten ist. Insbesondere kann die Fehlerhäufigkeit anzeigen, wie viele Bürstenfeuer insgesamt oder seit der letzten Diagnoseausgabe aufgetreten sind. Wenn die Fehlerhäufigkeit elf ist, kann der Fehler seit der letzten Diagnoseausgabe elf Mal aufgetreten sein.
Die Fehlerpriorität kann den Anwender auf die Schwere oder die Wichtigkeit der Fehlerzustände hinweisen. Zum Beispiel kann eine Fehlerpriorität von eins auf einen Zustand hinweisen, der einen starken Einfluss auf die Betriebsfähigkeit hat, so dass der Anwender den Betrieb des Systems unverzüglich stoppen sollte. Eine Fehlerpriorität von zwei kann auf einen Zustand hinweisen, der einen unverzüglichen Servicetermin erfordert. Eine Priorität von drei kann auf einen Zustand hinweisen, der keinen unverzüglichen Servicetermin erfordert, der aber beim nächsten Servicetermin korrigiert werden sollte.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel-Verfahren 120, das durch eine Erkennungsschaltung zum Erkennen eines Bürstenfeuers und zum Setzen eines Bits implementiert ist, gemäß einem oder mehr Beispielen dieser Offenbarung zeigt. Das Verfahren 120 wird aus der Perspektive der Erkennungsschaltung 80 in 5 beschrieben, obgleich andere Komponenten wie beispielsweise die Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 in 2 und die Erkennungsschaltung 104 in 6 ähnliche Verfahren durchführen können.
Das Verfahren 120 gemäß 8 umfasst das Ermitteln eines Bürstenfeuers in einem Leistungssystem basierend auf einem elektrischen Signal von dem Leistungssystem (122). Das Bürstenfeuer kann das elektrische Signal erzeugen und an den EXC-Pin eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs übertragen. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC kann eine Filterschaltung enthalten, um das elektrische Signal zu modulieren oder zu filtern, und es an die Erkennungsschaltung 80 zu übermitteln. Das Bürstenfeuer kann auch eine elektromagnetische Welle, die eine Antenne empfangen und in ein elektrisches Signal umwandeln kann, erzeugen. Die Antenne kann das elektrische Signal an die Erkennungsschaltung 80 übermitteln.
Das Verfahren 120 kann auch das Setzen eines Bits als Reaktion auf die Erkennung des Bürstenfeuers enthalten (124). Das Bit kann eine Diagnoseinformation, die eine oder mehr Eigenschaften des Bürstenfeuers erkennen lässt, enthalten. Die Steuereinheit 96 kann die Diagnoseinformation, die auf ein Bürstenfeuer hinweist, an eine Anwenderschnittstelle ausgeben. Bei der Anwenderschnittstelle kann es sich um ein Diagnosewerkzeug handeln, das die Komponenten in einem System abfragt und einem Anwender Informationen anzeigt.
9 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14, das mit einer Maschinensteuereinheit 22 in Verbindung steht, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann über eine Kommunikations-(com)-Einheit 132 und einen COM-Pin mit der ECU 22 kommunizieren. Die ECU 22 kann in einem Zeitraster oder auf eine Anfrage von einen Fehler-Pin über den COM-Pin ein Bit in dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 holen oder lesen.
Ein Polradgenerator 130 kann einen Rotor 16 und Statorwicklungen 18 aufweisen. Im Hinblick auf den Betrieb kann der Polradgenerator 130 ähnlich dem Wechselstromgenerator 4 in 2 sein.
10 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 außerhalb des Bürstenhalters 42 gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann an einer gedruckten Leiterplatte 140 mit zwei Erreger-Pins (EXC_1 und EXC_2) angebracht sein. Die Erreger-Pins können mit Bürsten 44A, 44B in dem Bürstenhalter 42 verbunden werden.
11 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 mit einem integrierten, kontaktbasierten Bürstenfeuerdetektor 48 gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Der integrierte, kontaktbasierte Bürstenfeuerdetektor 48 kann einen mit dem EXC-Pin des Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 gekoppelten Kondensator aufweisen. Der Generator 150 kann das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 aufweisen. Gemäß einigen Beispielen kann es sich bei dem Generator 150 um ein beliebiges Leistungssystem mit einer Bürste handeln.
12 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs mit einem integrierten, drahtlosen Bürstenfeuerdetektor 52 gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Ein Generator 160 kann eine Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50, die an einen integrierten, drahtlosen Bürstenfeuerdetektor 52 innerhalb des Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 angeschlossen ist, aufweisen. Der Detektor 52 kann eine Spulenantenne, eine Dipolantenne oder eine beliebige Einrichtung zur Erfassung elektromagnetischer Signale enthalten.
13 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 mit einem diskreten drahtlosen Bürstenfeuerdetektor 42 gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Ein Generator kann einen diskreten drahtlosen Bürstenfeuerdetektor 52 außerhalb des Wechselstromgenerator-Steuer-ICs aufweisen.
14 ist ein Prinzip-Blockschaltbild eines Wechselstromgenerator-Steuer-ICs 14 mit einer Auswerteeinheit 180 gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann eine von irgendeinem der Pins empfangene Betriebsinformation verwenden, um ein Bürstenfeuer zu erkennen und die Erkennung eines möglichen Bürstenfeuers zu bestätigen. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann durch Erfassen von Betriebsinformationen von den Pins und internen gespeicherten Daten die Erkennung eines möglichen Bürstenfeuers verifizieren, validieren oder untermauern. Die Betriebsinformation kann den Laststrom durch den Rotor, die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, den Duty-Cycle des Statorstroms/der Statorströme, Zustandsmaschinendaten oder in einem Speicher gespeicherte Daten über vergangene Ereignisse, den Polpaar-Zählerstand für den Wechselstromgenerator 4 und andere IC-Eingangspininformationen enthalten. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann eine Erkennung eines Bürstenfeuers durch Vergleichen der gemessenen Betriebsinformation mit einem oder mehr Schwellenwerten validieren. Die Erkennung eines Bürstenfeuers kann nur unter bestimmten Bedingungen wie beispielsweise in einem bestimmten Betriebszustand oder oberhalb eines bestimmten Laststroms gültig sein. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann auch die Temperatur des ICs oder des Bürstenhalters 42 messen, oder eine optische Erkennung von Funken einsetzen, um ein Bürstenfeuer zu detektieren oder zu überprüfen. Das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 kann eine von den Pins empfangene Betriebsinformation verwenden, um die Bürstenfeuererkennung zu validieren, bevor es ein Bit oder ein Fehler-Flag setzt. Die Verwendung multipler Datenquellen und multipler Erkennungsmethoden kann die Erkennung von Bürstenfeuern verbessern und falsch positive Resultate verringern.
Die Auswerteeinheit 180 kann Informationen von drahtlosen und kontaktbasierten Detektoren zusammen mit Betriebsinformationen kombinieren, um ein Bürstenfeuer zu erkennen. Eine Wechselstromgenerator-Steuereinheit 182 kann den Erregerstrom definieren und der Auswerteeinheit 180 eine Betriebsinformation zuführen. Die ECU 22 kann über die COM-Einheit 132 ein Bit oder ein Fehler-Flag in einem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 lesen und das Bit oder das Fehler-Flag im Speicher in der ECU 22 speichern.
15 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispielverfahren 190 zur Validierung eines Bürstenfeuers gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung veranschaulicht. Das Verfahren 190 wird aus der Perspektive der Auswerteeinheit 180 in 5 beschrieben, obgleich andere Komponenten wie beispielsweise die Bürstenfeuererkennungseinheit 50 in 2 und die Erkennungsschaltung 104 in 6 ähnliche Techniken durchführen können.
Das Verfahren 190 gemäß 15 enthält das Erkennen eines Bürstenfeuers (192). Der Detektor 82 kann ein elektrisches Signal empfangen und das Signal der Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 zuführen.
Das Verfahren 190 gemäß 15 umfasst ferner das Validieren des Bürstenfeuers unter Verwendung von Betriebsinformationen wie beispielsweise Duty-Cycle, Betriebszustand, Laststrom und/oder Geschwindigkeitsinformation (194). Wenn die Auswerteeinheit 180 das Bürstenfeuer nicht validiert, kehrt das Verfahren 190 zur Anfangsstufe bei der Erkennung eines Bürstenfeuers zurück. Wenn die Auswerteeinheit 180 ein Bürstenfeuer validiert, setzt die Auswerteeinheit 180 ein Bürstenfeuer-Flag in dem Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14, damit es die ECU 22 lesen kann (196).
Die Auswerteeinheit 180 kann eine fehlerhafte Störungserkennung verhindern oder verringern, indem sie elektromagnetische Störungen, die durch Bürstenfeuer verursacht werden, von elektromagnetischen Störungen, die ohne Bürstenfeuer auftreten, unterscheidet. Die Auswerteeinheit 180 kann eine geeignete Erkennungshardware, entweder in Form einer elektronischen Signalfilterschaltung (kontaktbasiert) und/oder drahtloser Erkennungsfähigkeiten (d.h. einer Antenne), enthalten. Da das Wechselstromgenerator-Steuer-IC 14 möglicherweise nicht sofort auf das Bürstenfeuerereignis reagiert, kann die Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung 50 ein Erkennungsfenster von wenigen Sekunden bis zu wenigen Stunden einsetzen.
Die folgenden nummerierten Beispiele zeigen einen oder mehr Aspekte dieser Offenbarung auf.
Beispiel 1. Eine Erkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Bürstenfeuer in einem Leistungssystem basierend auf einem elektrischen Signal von dem Leistungssystem zu ermitteln. Die Erkennungsschaltung ist ferner dazu ausgebildet, als Reaktion auf die Erkennung des Bürstenfeuers ein Bit zu setzen.
Beispiel 2. Erkennungsschaltung gemäß Beispiel 1, bei der die Erkennungsschaltung mit einer Antenne, die dazu ausgebildet ist, eine durch das Bürstenfeuer erzeugte elektromagnetische Welle zu empfangen, gekoppelt ist. Die Antenne ist ferner dazu ausgebildet, die elektromagnetische Welle in das elektrische Signal umzuwandeln und das elektrische Signal der Erkennungsschaltung zuzuführen.
Beispiel 3. Erkennungsschaltung gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 1–2, bei der sich die Antenne und die Erkennungsschaltung in einem Bürstenhalter in dem Leistungssystem befinden. Der Bürstenhalter ist dazu ausgebildet, eine Bürste gegen einen Rotor in dem Leistungssystem zu drücken, und das Leistungssystem weist einen Wechselstromgenerator, einen elektrischen Generator oder einen Elektromotor auf.
Beispiel 4. Erkennungsschaltung gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 1–3, bei der die Erkennungsschaltung mit einer Filterschaltung, die einen Kondensator enthält, gekoppelt ist. Die Filterschaltung ist dazu ausgebildet, das elektrische Signal, das das Bürstenfeuer erkennen lässt, zu empfangen, das elektrische Signal zu filtern und das elektrische Signal der Erkennungsschaltung zuzuführen.
Beispiel 5. Erkennungsschaltung gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 1–4, bei der sich die Filterschaltung und die Erkennungsschaltung in einem Bürstenhalter in dem Leistungssystem befinden. Der Bürstenhalter ist dazu ausgebildet, eine Bürste gegen einen Rotor in dem Leistungssystem zu drücken, und wobei das Leistungssystem einen Wechselstromgenerator, einen elektrischen Generator oder einen Elektromotor aufweist.
Beispiel 6. Erkennungsschaltung gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 1–5, bei der die Erkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, das Bürstenfeuer zu ermitteln, indem sie zumindest das elektrische Signal von dem Leistungssystem empfängt und eine oder mehr Eigenschaften des elektrischen Signals misst. Die eine oder mehr Eigenschaften umfassen eine Peak-Amplitude des elektrischen Signals, eine Dauer des elektrischen Signals, oder eine Frequenz des elektrischen Signals.
Beispiel 7. Erkennungsschaltung gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 1–6, die ferner einen AC/DC-Wandler und ein Impedanzelement, das dazu ausgebildet ist, eine Zeitkonstante festzusetzen, aufweist, wobei das Impedanzelement zwischen den AC/DC-Wandler und eine Bezugsmasse gekoppelt ist.
Beispiel 8. Erkennungsschaltung gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 1–7, die ferner dazu ausgebildet ist, ein Bit zu setzen, indem sie als Reaktion auf die Ermittlung eines Bürstenfeuers zumindest ein Fehler-Flag in einer Speichereinrichtung setzt. Das Bit weist auf eine oder mehr Eigenschaften des Bürstenfeuers einschließlich einer Dauer des Bürstenfeuers, einer Frequenz des Bürstenfeuers oder einer Anzahl von Bürstenfeuern hin.
Beispiel 9. Verfahren, das das Ermitteln eines Bürstenfeuers in einem Leistungssystem basierend auf einem elektrischen Signal von dem Leistungssystem und das Setzen eines Bits als Reaktion auf das Erkennen des Bürstenfeuers umfasst.
Beispiel 10. Verfahren gemäß Beispiel 9, bei dem das Ermitteln eines Bürstenfeuers das Empfangen einer durch das Bürstenfeuer erzeugten elektromagnetischen Welle durch eine Antenne und das Umwandeln der elektromagnetischen Welle in das elektrische Signal durch die Antenne umfasst.
Beispiel 11. Verfahren gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 9–10, bei dem das Ermitteln des Bürstenfeuers das Empfangen des elektrischen Signals durch eine einen Kondensator enthaltende Filterschaltung und das Filtern des elektrischen Signals durch die Filterschaltung aufweist.
Beispiel 12. Verfahren gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 9–11, bei dem das Setzen des Bits das Setzen eines Fehler-Flags in einer Speichereinrichtung als Reaktion auf das Ermitteln des Bürstenfeuers aufweist, wobei das Verfahren ferner das Ausgeben einer Diagnoseinformation, die das Bürstenfeuer erkennen lässt, an eine Nutzerschnittstelle durch die Steuereinheit und basierend auf dem Lesen des Fehler-Flags aufweist, wobei die Diagnoseinformation eine Peak-Amplitude des Bürstenfeuers oder eine Anzahl von Bürstenfeuern aufweist.
Beispiel 13. Verfahren gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 9–12, bei dem das Ermitteln des Bürstenfeuers das Umwandeln des elektrischen Signals in ein geglättetes Signal und das Messen einer oder mehr Eigenschaften des elektrischen Signals aufweist, wobei die eine oder mehr Eigenschaften eine Peak-Amplitude des elektrischen Signals, eine Dauer des elektrischen Signals, oder eine Frequenz des elektrischen Signals umfassen.
Beispiel 14. System, das aufweist: Eine rotierende Welle, eine oder mehr Bürsten, die dazu ausgebildet sind, mit der rotierenden Welle Elektrizität zu leiten, eine Steuereinheit, und eine Erkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Bürstenfeuer zwischen der rotierenden Welle und der einen oder mehr Bürsten basierend auf einem elektrischen Signal zu erkennen. Die Erkennungsschaltung ist ferner dazu ausgebildet, als Reaktion auf die Erkennung des Bürstenfeuers ein Bit zu setzen.
Beispiel 15. System gemäß Beispiel 14, das ferner eine mit der Erkennungsschaltung gekoppelte Antenne aufweist. Die Antenne ist dazu ausgebildet, eine durch das Bürstenfeuer erzeugte elektromagnetische Welle zu empfangen, die elektromagnetische Welle in das elektrische Signal umzuwandeln, und das elektrische Signal an die Erkennungsschaltung zu übermitteln.
Beispiel 16. System gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 14–15, das ferner eine Filterschaltung aufweist, die mit der Erkennungsschaltung gekoppelt ist und die mit zumindest einer Bürste der einen oder mehr Bürsten gekoppelt ist, wobei die Filterschaltung einen Kondensator enthält. Die Filterschaltung ist dazu ausgebildet, das elektrische Signal, das auf das Bürstenfeuer hinweist, von der zumindest einen Bürste zu empfangen, das elektrische Signal zu filtern und das elektrische Signal an die Erkennungsschaltung zu übermitteln.
Beispiel 17. System gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 14–16, bei dem die Erkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, das Bit zu setzen, indem sie als Reaktion auf die Erkennung des Bürstenfeuers zumindest ein Fehler-Flag in einer Speichereinrichtung setzt.
Beispiel 18. System gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 14–17, bei dem die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Bit zu lesen und eine Diagnoseinformation, die eine Anwenderschnittstelle auf das Bürstenfeuer hinweist, auszugeben, wobei die Diagnoseinformation eine Peak-Amplitude des Bürstenfeuers oder eine Anzahl von Bürstenfeuern umfasst.
Beispiel 19. System gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 14–18, bei dem die Erkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, das Bürstenfeuer zu erkennen, indem sie zumindest eine oder mehr Eigenschaften des elektrischen Signals misst, wobei die eine oder mehr Eigenschaften eine Spitzenamplitude des elektrischen Signals, eine Dauer des elektrischen Signals oder eine Frequenz des elektrischen Signals umfassen.
Beispiel 20. System gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 14–19, bei dem die Erkennungsschaltung ferner einen AC/DC-Wandler, der dazu ausgebildet ist, das elektrische Signal zu empfangen, und ein Impedanzelement, das dazu ausgebildet ist, eine Zeitkonstante festzusetzen, aufweist, wobei das Impedanzelement zwischen den AC/DC-Wandler und eine Bezugsmasse gekoppelt ist.
Beispiel 21. Controller, der dazu ausgebildet ist: ein durch eine Bürstenfeuer-Erkennungsschaltung oder eine Wechselstromgeneratorsteuerschaltung gespeichertes Bit zu lesen und, als Reaktion auf das Lesen des Bits, eine Warnung, die auf das Auftreten eines Bürstenfeuers hinweist, zu erzeugen.
Beispiel 22. Controller gemäß Beispiel 21, bei dem der Controller dazu ausgebildet ist, die Warnung zu erzeugen, indem er zumindest eine Diagnoseinformation, die auf ein Bürstenfeuer hinweist, an eine Anwenderschnittstelle auszugeben, wobei die Diagnoseinformation eine Peak-Amplitude des Bürstenfeuers oder eine Anzahl von Bürstenfeuern enthält.
Beispiel 23. Erkennungsschaltung gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 1–8, bei der die Erkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, das Bürstenfeuer zu ermitteln, indem sie zumindest eine Betriebsinformation, die zumindest eines von einem Laststrom, einer Rotationsgeschwindigkeit, einem Duty-Cycle, einem Zustandsmaschinenzustand, einem Polpaarzählerstand oder einer Pin-Eingangsinformation angibt, misst.
Beispiel 24. Erkennungsschaltung gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele 1–8 oder 23, die ferner dazu ausgebildet ist, das detektierte Bürstenfeuer durch Vergleichen der gemessenen Betriebsinformation mit einem Schwellenwert zu validieren.
Die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken können zumindest teilweise in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert werden. Beispielsweise können verschiedene Aspekte der beschriebenen Techniken innerhalb eines oder mehrerer Prozessoren implementiert werden, einschließlich eines oder mehrerer Mikroprozessoren, digitaler Signalprozessoren (DSP), anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGA) oder einer anderen äquivalenten integrierten oder diskreten Logikschaltungsanordnung sowie einer Kombination dieser Komponenten. Der Begriff "Prozessor" oder "Verarbeitungsschaltungsanordnung" kann sich allgemein auf beliebige der vorstehenden Logikschaltungsanordnungen allein oder in Kombination mit anderen Logikschaltungsanordnungen oder auf eine andere äquivalente Schaltungsanordnung beziehen. Eine Hardware aufweisende Steuereinheit kann auch eine oder mehrere der Techniken dieser Offenbarung ausführen.
Diese Hardware, Software und Firmware können innerhalb derselben Vorrichtung oder innerhalb getrennter Vorrichtungen implementiert werden, um die verschiedenen in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken zu unterstützen. Zusätzlich können beliebige der beschriebenen Einheiten, Module oder Komponenten zusammen oder getrennt als diskrete aber zusammenarbeitsfähige Logikvorrichtungen implementiert werden. Die Darstellung verschiedener Merkmale als Module oder Einheiten soll verschiedene funktionale Aspekte hervorheben und impliziert nicht notwendigerweise, dass diese Module oder Einheiten durch getrennte Hardware-, Firmware- oder Softwarekomponenten verwirklicht werden müssen. Vielmehr kann Funktionalität in Zusammenhang mit einem oder mehreren Modulen oder Einheiten durch getrennte Hardware-, Firmware- oder Softwarekomponenten oder integriert innerhalb gemeinsamer oder getrennter Hardware-, Firmware- oder Softwarekomponenten ausgeführt werden.
Die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken können auch in einem Herstellungsartikel verwirklicht oder codiert werden, der ein computerlesbares Speichermedium aufweist, das mit Befehlen codiert ist. Befehle, die in einen Herstellungsartikel eingebettet oder codiert sind, welcher ein mit Anweisungen codiertes computerlesbares Speichermedium aufweist, können einen oder mehrere programmierbare Prozessoren oder andere Prozessoren veranlassen, eine oder mehrere der hier beschriebenen Techniken zu implementieren, beispielsweise wenn Befehle, die im computerlesbaren Speichermedium enthalten oder codiert sind, durch den einen oder die mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Computerlesbare Speichermedien können einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen programmierbaren Nur-Lese-Speicher (PROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), einen elektronisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), einen Flash-Speicher, eine Festplatte, eine Compact-Disk-ROM (CD-ROM), eine Diskette, eine Kassette, magnetische Medien, optische Medien oder andere computerlesbare Medien einschließen. Bei einigen Beispielen kann ein Herstellungsartikel ein oder mehrere computerlesbare Speichermedien aufweisen.
Bei einigen Beispielen kann ein computerlesbares Speichermedium ein nicht-flüchtiges Medium einschließen. Der Begriff "nicht flüchtig" kann angeben, dass das Speichermedium nicht in einer Trägerwelle oder einem sich ausbreitenden Signal verwirklicht ist. Bei bestimmten Beispielen kann ein nicht-flüchtiges Speichermedium Daten speichern, die sich im Laufe der Zeit ändern (beispielsweise in einem RAM oder in einem Cache).
Es wurden verschiedene Beispiele dieser Offenbarung beschrieben. Es ist eine beliebige Kombination der beschriebenen Systeme, Betriebsarten oder Funktionen vorgesehen.

Claims

Erkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist: ein Bürstenfeuer in einem Leistungssystem basierend auf einem elektrischen Signal von dem Leistungssystem zu ermitteln; und als Reaktion auf das Ermitteln des Bürstenfeuers ein Bit zu setzen.
Erkennungsschaltung gemäß Anspruch 1, bei der die Erkennungsschaltung mit einer Antenne gekoppelt ist; und bei der die Antenne dazu ausgebildet ist: eine durch das Bürstenfeuer erzeugte elektromagnetische Welle zu empfangen; die elektromagnetische Welle in das elektrische Signal umzuwandeln; und das elektrische Signal an die Erkennungsschaltung zu übermitteln.
Erkennungsschaltung gemäß Anspruch 2, bei der sich die Antenne in einem Bürstenhalter in dem Leistungssystem befindet; bei dem sich die Erkennungsschaltung in dem Bürstenhalter in dem Leistungssystem befindet; bei dem der Bürstenhalter dazu ausgebildet ist, eine Bürste gegen einen Rotor in dem Leistungssystem zu drücken; und bei dem das Leistungssystem einen Wechselstromgenerator, einen elektrischen Generator oder einen Elektromotor aufweist.
Erkennungsschaltung gemäß Anspruch 1, bei der die Erkennungsschaltung mit einer Filterschaltung, die einen Kondensator aufweist, gekoppelt ist; und bei der der Filterschaltung dazu ausgebildet ist: das elektrische Signal, das auf das Bürstenfeuer hinweist, zu empfangen; das elektrische Signal zu filtern; und das elektrische Signal an die Erkennungsschaltung zu übermitteln.
Erkennungsschaltung gemäß Anspruch 4, bei dem sich die Filterschaltung in einem Bürstenhalter in dem Leistungssystem befindet; bei dem sich die Erkennungsschaltung in dem Bürstenhalter in dem Leistungssystem befindet; bei dem der Bürstenhalter dazu ausgebildet ist, eine Bürste gegen einen Rotor in dem Leistungssystem zu pressen; und bei dem das Leistungssystem einen Wechselstromgenerator, einen elektrischen Generator oder einen Elektromotor aufweist.
Erkennungsschaltung gemäß Anspruch 1, bei dem die Erkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, ein Bürstenfeuer zu erkennen, indem sie zumindest: das elektrische Signal von dem Leistungssystem empfängt; und eine oder mehr Eigenschaften des elektrischen Signals misst, wobei die eine oder mehr Eigenschaften eine Peak-Amplitude des elektrischen Signals, eine Dauer des elektrischen Signals oder eine Frequenz des elektrischen Signals umfassen.
Erkennungsschaltung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ferner aufweist: einen AC/DC-Wandler; und ein Impedanzelement, das dazu ausgebildet ist, eine Zeitkonstante einzuführen, wobei das Impedanzelement zwischen den AC/DC-Wandler und eine Bezugsmasse gekoppelt ist.
Erkennungsschaltung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Erkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, das Bit zu setzen, indem sie als Reaktion auf die Ermittlung des Bürstenfeuers zumindest ein Fehler-Flag in einer Speichereinrichtung setzt; wobei das Fehler-Flag eine oder mehr Eigenschaften des Bürstenfeuers kennzeichnet; und wobei die eine oder mehr Eigenschaften eine Dauer des Bürstenfeuers, eine Frequenz des Bürstenfeuers oder eine Nummer des Bürstenfeuers umfassen.
Erkennungsschaltung gemäß Anspruch 1, bei der die Erkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, das Bürstenfeuer durch Messen von zumindest einer Betriebsinformation, die auf zumindest eines von einem Laststrom, eine Rotationsgeschwindigkeit, ein Duty-Cycle, einen Zustand einer Zustandsmaschine, einen Polpaar-Zählerstand oder eine Pin-Eingangsinformation schließen lässt, zu ermitteln.
Erkennungsschaltung gemäß Anspruch 9, die ferner dazu ausgebildet ist, das ermittelte Bürstenfeuer durch Vergleichen der gemessenen Betriebsinformation mit einem Schwellenwert zu validieren.
Erkennungsschaltung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der: die Erkennungsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, von der Steuereinheit eine Anfrage nach dem Bit zu empfangen; und die Erkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, ein Signal, das auf einen Status des Bits hinweist, an die Steuereinheit auszugeben, indem sie an die Steuereinheit zumindest einen Status übermittelt.
Verfahren, das aufweist: Ermitteln eines Bürstenfeuers in einem Leistungssystem basierend auf einem elektrischen Signal von dem Leistungssystem; und Setzen eines Bits als Reaktion auf die Ermittlung des Bürstenfeuers.
Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem das Ermitteln des Bürstenfeuers aufweist: Empfangen einer durch das Bürstenfeuer erzeugten elektromagnetischen Welle durch eine Antenne; und Umwandeln der elektromagnetischen Welle in das elektrische Signal durch die Antenne.
Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem das Ermitteln des Bürstenfeuers aufweist: Empfangen des elektrischen Signals durch eine Filterschaltung, die einen Kondensator enthält; und Filtern des elektrischen Signals durch die Filterschaltung.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem das Setzen des Bits das Setzen eines Fehler-Flags in einer Speichereinrichtung aufweist, wobei das Verfahren ferner aufweist: Ausgeben einer Diagnoseinformation, die auf das Bürstenfeuer hinweist, an eine Anwenderschnittstelle durch die Steuereinheit und basierend auf dem Lesen des Fehler-Flags, wobei die Diagnoseinformation eine Peak-Amplitude des Bürstenfeuers oder eine Anzahl von Bürstenfeuern enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem das Detektieren des Bürstenfeuers aufweist: Umwandeln des elektrischen Signals in ein geglättetes Signal; und Messen von einer oder mehr Eigenschaften des elektrischen Signals, wobei die eine oder mehr Eigenschaften eine Peak-Amplitude des elektrischen Signals, eine Dauer des elektrischen Signals oder eine Frequenz des elektrischen Signals aufweisen.
System, das aufweist: eine rotierende Welle; eine oder mehr Bürsten, die dazu ausgebildet sind, mit der rotierenden Welle Elektrizität zu leiten; eine Steuereinheit; und eine Erkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist: ein Bürstenfeuer zwischen der rotierenden Welle und der einen oder den mehr Bürsten basierend auf einem elektrischen Signal zu ermitteln; und als Reaktion auf die Ermittlung des Bürstenfeuers ein Bit zu setzen.
System gemäß Anspruch 17, das ferner aufweist: eine Antenne, die mit der Erkennungsschaltung gekoppelt ist; bei dem die Antenne dazu ausgebildet ist: eine durch das Bürstenfeuer erzeugte elektromagnetische Welle zu empfangen; die elektromagnetische Welle in das elektrische Signal umzuwandeln; und das elektrische Signal der Erkennungsschaltung zuzuführen.
System gemäß Anspruch 17, das ferner aufweist: eine Filterschaltung, die mit der Erkennungsschaltung gekoppelt ist und die mit zumindest einer Bürste der einen oder mehr Bürsten gekoppelt ist, wobei die Filterschaltung einen Kondensator enthält; wobei die Filterschaltung dazu ausgebildet ist: das elektrische Signal, das auf das Bürstenfeuer von der zumindest einen Bürste schließen lässt, zu empfangen; das elektrische Signal zu filtern; und das elektrische Signal an die Erkennungsschaltung zu übermitteln.
System gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem die Steuereinheit dazu ausgebildet ist: das Bit zu lesen; und eine Diagnoseinformation, die auf das Bürstenfeuer hinweist, an eine Anwenderschnittstelle auszugeben, wobei die Diagnoseinformation eine Peak-Amplitude des Bürstenfeuers oder eine Anzahl von Bürstenfeuern enthält.