DE102018118740A1 - Fehlererkennung - Google Patents

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DE102018118740A1 DE102018118740.8A DE102018118740A DE102018118740A1 DE 102018118740 A1 DE102018118740 A1 DE 102018118740A1 DE 102018118740 A DE102018118740 A DE 102018118740A DE 102018118740 A1 DE102018118740 A1 DE 102018118740A1
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Baoming Ge
Lihua Chen
Fan Xu
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Abstract

Ein Fahrzeug beinhaltet einen Wechselrichter, der einen Versorgungsbus aufweist einschließlich eines Schützes zum Leiten von Strom durch ein Widerstandselement, das mit einem von einer Batterie mit einer Spannung versorgten, kapazitiven Element verbunden ist. Das Fahrzeug beinhaltet ein Steuergerät, das konfiguriert ist, um ein erstes Gate des Wechselrichters zu bestromen. Die Bestromung reagiert auf die einen Grenzwert überschreitende Spannung. Das Steuergerät ist konfiguriert, um einen Stromfluss zwischen einer ersten, mit dem Gate assoziierten Phase und dem Bus auf der Basis eines mit der Spannung assoziierten Spannungsabfalls zu erkennen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft die Fehlererkennung bei Wechselrichtern und elektrischen Maschinen.
  • STAND DER TECHNIK
  • In Wechselrichter- und elektrischen Maschinensystemen können Fehler auftreten. Beispielsweise können sich zwischen einem Versorgungsbus und einer Phasenleitung Kurzschlüsse bilden. Kurzschlüsse können sich ebenfalls zwischen Phasen bilden. In ähnlicher Weise können sich offene Schaltkreise zwischen Phasen oder zwischen dem Versorgungsbus und einer Phasenleitung bilden.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein Fahrzeug beinhaltet einen Wechselrichter, der einen Versorgungsbus aufweist einschließlich eines Schützes zum Leiten von Strom durch ein Widerstandselement, das mit einem von einer Batterie mit einer Spannung versorgten, kapazitiven Element verbunden ist. Das Fahrzeug beinhaltet ein Steuergerät, das konfiguriert ist, um ein erstes Gate des Wechselrichters zu bestromen. Die Bestromung reagiert auf die einen Grenzwert überschreitende Spannung. Das Steuergerät ist konfiguriert, um einen Stromfluss zwischen einer ersten, mit dem Gate assoziierten Phase und dem Bus auf der Basis eines mit der Spannung assoziierten Spannungsabfalls zu erkennen.
  • Ein Fahrzeug beinhaltet einen Wechselrichter, der einen Bus einschließlich eines Schützes zum Leiten von Strom durch ein Widerstandselement, das mit einem von einer Batterie mit einer Spannung versorgten, kapazitiven Element verbunden ist, aufweist. Das Fahrzeug beinhaltet ein Steuergerät, das konfiguriert ist, um reagierend auf das Erreichen eines Betriebsplateaus der Spannung ein erstes Gatepaar des Wechselrichters zu bestromen und um reagierend auf die Abwesenheit eines Stroms, der durch die mit dem ersten Gatepaar assoziierten Phasen fließt, einen Fehler anzuzeigen.
  • Ein Fahrzeug beinhaltet einen Wechselrichter, der einen Bus aufweist einschließlich eines Schützes zum Leiten von Strom durch ein Widerstandselement, das mit einem von einer Batterie mit einer Spannung versorgten, kapazitiven Element verbunden ist. Das Fahrzeug beinhaltet ein Steuergerät, das konfiguriert ist, um ein erstes Gatepaar des Wechselrichters zu bestromen. Die Bestromung reagiert auf die ein Betriebsplateau erreichende Spannung. Das Steuergerät ist konfiguriert, um einen Fehler anzuzeigen. Der Fehler kann reagierend auf die Abwesenheit eines Stroms, der durch die mit dem ersten Gatepaar assoziierten Phasen fließt, angezeigt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines Wechselrichters für eine elektrische Maschine;
    • 2A ist eine schematische Darstellung eines Wechselrichters für eine elektrische Maschine, der einen Bus-/Phasen-Fehler aufweist;
    • 2B ist eine schematische Darstellung eines Wechselrichters für eine elektrische Maschine, der einen Phasen-/Phasen-Fehler aufweist;
    • 2C ist eine schematische Darstellung eines Wechselrichters für eine elektrische Maschine, der einen offenen Schaltkreis-Fehler aufweist;
    • 3A ist ein Graph zur Darstellung eines Kurzschlusses, der durch Schließen eines Schalters und einen Abfall einer Busspannung gemessen wird;
    • 3B ist ein Graph zur Darstellung eines Normalverhaltens einer Busspannung nach dem Schließen eines Schalters;
    • 4 ist ein Graph zur Darstellung einer Schaltfolge eines Wechselrichters zur Erkennung von Fehlern;
    • 5 ist ein Graph zur Darstellung einer Schalterbestromungsfolge, die eine überlappende Bestromungsdauer zur Erkennung mehrerer Fehler aufweist;
    • 6A ist ein Graph zur Darstellung einer Schalterbestromungsfolge zur Erkennung von Kurzschlüssen, die normale Stromflussänderungen anzeigt;
    • 6B ist ein Graph zur Darstellung einer Schalterbestromungsfolge zur Erkennung von Kurzschlüssen, die anormale Stromflussänderungen anzeigt;
    • 7A ist ein Graph zur Darstellung einer Schalterbestromungsfolge zur Erkennung offener Schaltkreise, die normale Stromflussänderungen anzeigt;
    • 7B ist ein Graph zur Darstellung einer Schalterbestromungsfolge zur Erkennung offener Schaltkreise, die anormale Stromflussänderungen anzeigt;
    • 8 ist ein Graph zur Darstellung des Timings der Schalterbestromung gegen eine Zwischenkreiskondensatorspannung;
    • 9 ist ein Algorithmus zur Erkennung von Kurzschlüssen und offenen Schaltkreisen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaften Charakters sind und andere Ausführungsformen unterschiedliche und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten von bestimmten Komponenten zu veranschaulichen. Dementsprechend sind hierin offenbarte konkrete bauliche und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einem einschlägigen Fachmann die unterschiedliche Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Durchschnittsfachleute werden verstehen, dass verschiedene Merkmale, wie diese unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, welche nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Unterschiedliche Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, welche mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Ausgestaltungen gewünscht sein.
  • Steuergeräte werden dazu verwendet, Gates von Wechselrichterschaltern zu bestromen, um Wellenformen, die von elektrischen Maschinen verwendet werden, zu erzeugen. Einphasige oder mehrphasige Wechselrichter- und elektrische Maschinensysteme sind für Fehler unter den verschiedenen Phasen und Versorgungsbussen anfällig. Kurzschlussfehler können zwischen den Phasen oder zwischen den Phasen und dem Versorgungsbus auftreten. Zudem können offene Schaltkreisfehler mit einer oder mehreren der Phasen auftreten. Fehlererkennung bei voller Versorgungsbusleistung kann einer Antriebssytemschaltung erhöhten Schaden zufügen.
  • Ein Schütz kann dazu verwendet werden, um Strom durch ein Widerstandselement oder einen Widerstand zu führen, um ein kapazitives Element oder einen Zwischenkreiskondensator vorzuladen. Das Schütz kann ein Relais oder ein anderer Schalter sein, das oder der dazu verwendet wird, um den Vorladeschaltkreis und den Normalbetriebsschaltkreis selektiv zu verbinden. Der Vorladeschaltkreis kann während des Startens eines Fahrzeugs verwendet werden, um das Laden des kapazitiven Elements oder des Zwischenkreiskondensators zu steuern. Das Widerstandselement kann eine beliebige Widerstandskomponente (z. B. Widerstand, Widerstandsdraht) sein. Der Widerstand des Widerstandselements kann vorbestimmt sein. Das kapazitive Element kann ein Zwischenkreiskondensator sein, der dazu verwendet wird, um Schwankungen der Busversorgungspannung zu glätten.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist ein elektrisches Antriebssystem 100 eines Fahrzeugs dargestellt. Das elektrische Antriebssystem 100 beinhaltet ein Schalternetzwerk, das Gates 114, 116, 118, 120, 122, 124 aufweist, die einen Wechselrichter 102 bilden. Jedes der Schalterpaare (z. B. S1 , S2 ) bildet Ausgangshasen (d. h. Va , Vb , Vc ) des Wechselrichters 102. Die Ausgangshasen treiben die elektrische Maschine 130 an. Die Schienen 126, 128 der Versorgungsbusspannung 204 stellen den Schaltern Gleichstrom zur Verfügung. Die Versorgungsbusspannung 204 wird durch eine Gleichstromenergiequelle oder Batterie 110 mit Energie versorgt. Jede Art von Gleichstromquelle kann verwendet werden. Die Versorgungsbusspannung 204 weist ein Widerstandselement 108 und ein kapazitives Element 112 auf. Im Normalbetrieb ist das Hauptschütz 104 geschlossen, um der Versorgungsbusspannung 204 volle Leistungsverfügbarkeit bereitzustellen, und das Vorladeschütz 106 ist geöffnet. Im Vorladebetrieb ist das Hauptschütz 104 geöffnet und das Vorladeschütz 106 ist geschlossen. Während des Vorladebetriebs ist die Batterieleistung durch das Widerstandselement 108 begrenzt, um den Zwischenkreiskondensator 112 langsam aufzuladen.
  • Unter Bezugnahme auf die 2A-2C sind Fehler dargestellt. 2A ist ein Beispiel eines Versorgungsbus- und Phasen-Kurzschluss-Fehlers 140 zwischen dem Versorgungsbus und Ausgangsphase Va oder eines intern durch die Wechselrichterschalter hervorgerufenen Fehlers. 2B ist ein Beispiel eines Phasen-/Phasen-Kurzschluss-Fehlers 142 zwischen der Ausgangsphase Va und Ausgangsphase Vb . 2C ist ein Beispiel eines offenen Schaltkreis-Fehlers 144 zwischen der elektrischen Maschine 130 und der Phasenleitung Va .
  • Unter Bezugnahme auf die 3A und 3B stellt Graph 200 ein anormales Verhalten der Versorgungsbusspannung 204 dar, das einen Kurzschluss-Fehler anzeigt, und Graph 220 stellt ein normales Verhalten der Versorgungsbusspannung 204 dar, das anzeigt, dass kein Kurzschluss-Fehler vorliegt. Als ein Beispiel wird das Gate 114 für Si für eine Dauer zwischen tR - (z. B. Anstieg und Bestromung) und tF - (z. B. Abfall und Entstromung) Kanten während des Vorladezyklus des Zwischenkreiskondensators 112 bestromt. Der Vorladezyklus kann ein Spannungsplateau 206 für die Versorgungsbusspannung 204 aufweisen. Das Vorladeschütz 106 ist bei to geschlossen, was die Versorgungsbusspannung 204 erhöht. Das Gate 114 von S1 wird bei tr durch einen Gate-Treiber des Steuergeräts bestromt. Das Gate 114 von S1 wird bei tf durch einen Gate-Treiber des Steuergeräts entstromt. Im Normalbetrieb wird die Versorgungsbusspannung 204 im Wesentlichen nicht als Reaktion auf die Bestromung des Gates 114 abfallen. Wenn ein Kurzschluss-Fehler vorliegt, z. B. ein Phasen A-Ausgangs-/dem negativen DC-Bus 128-Kurzschluss oder sich Schalter S2 unter Kurzschluss-Fehlerbedingungen befindet, wird die Versorgungsbusspannung 204 stärker abfallen als ein erwarteter Spannungsabfall 208. Der Grenzwert 208 kann auf der Spannung 204 zur Zeit der Bestromung des Gates 114 basieren. Wenn der Spannungsabfall größer als der Grenzwert 208 ist, ist die Anzeige eines Fehlers vorgesehen.
  • 4 ist ein Zeitdiagramm 300, das Schalter-Gate-Bestromungsintervalle beinhaltet. Nachdem das Vorladeschütz bei t0 geschlossen ist, ist das Steuergerät konfiguriert, um die Gates 114, 116, 118, 120, 122, 124 des Wechselrichters 102 zu bestromen. Zur Prüfung auf Kurzschluss-Fehler, wie bezüglich 2A diskutiert, werden die Schalter der Reihe nach bestromt, um Bus 204-/Phasen-Kurzschlüsse während des Zeitraums 302 zu erfassen. Zudem werden Gates 114, 116, 118, 120, 122, 124 des Wechselrichters 102 in Schalterpaaren bestromt, um auf Phasen-/Phasen-Kurzschluss-Fehler während des Zeitraums 304 zu testen. Das Steuergerät kann konfiguriert sein, um in umgekehrter Reihenfolge auf Phasen-/Phasen- oder Phasen-/Bus-Fehler zu testen.
  • 5 ist ein Zeitdiagramm 400, das Gate-Bestromungsintervalle beinhaltet. Nachdem das Vorladeschütz bei t0 geschlossen ist, ist das Steuergerät konfiguriert, um die Gates 114, 116, 118, 120, 122, 124 des Wechselrichters 102 zu bestromen. Wie dargestellt, können die Testzeiträume 302, 304 der Phasen-/Phasen- und Phasen-/Bus-Fehlererkennung von 4 kombiniert werden. Das Zeitdiagramm 400 stellt überlappende Gatebestromungsabfolgen dar, um sowohl auf Phasen-/Phasen- als auch auf Phasen-/Bus-Fehler ohne Verzögerung oder Unterbrechung zu testen. Das Gate 114 für S1 wird während Dauer 402 und Dauer 404 bestromt, und das Gate 120 für S4 wird während Dauer 404 und Dauer 406 bestromt. Während Dauer 402 wird ein Bus-/Phasen-Kurzschluss bezüglich S1 erfasst. Während Dauer 404 wird ein Phasen-/Phasen-Kurzschluss bezüglich S1 und S4 erfasst. Während Dauer 406 wird ein Bus-/Phasen-Kurzschluss bezüglich S4 erfasst. Das Gate 118 für S3 wird während Dauer 408 und Dauer 410 bestromt, und das Gate 124 für S6 wird während Dauer 410 und Dauer 412 bestromt. Während Dauer 408 wird ein Bus-/Phasen-Kurzschluss bezüglich S3 erfasst. Während Dauer 410 wird ein Phasen-/Phasen-Kurzschluss bezüglich S3 und S6 erfasst. Während Dauer 412 wird ein Bus-/Phasen-Kurzschluss bezüglich S6 erfasst. Das Gate 122 für S5 wird während Dauer 414 und Dauer 416 bestromt, und das Gate 116 für S2 wird während Dauer 416 und Dauer 418 bestromt. Während Dauer 414 wird ein Bus-/Phasen-Kurzschluss bezüglich S5 erfasst. Während Dauer 416 wird ein Phasen-/Phasen-Kurzschluss bezüglich S5 und S2 erfasst. Während Dauer 418 wird ein Bus-/Phasen-Kurzschluss bezüglich S2 erfasst.
  • 6A und 6B stellen ein normales Zeitdiagramm 500 und ein anormales Zeitdiagramm 520 dar. Die Diagramme 500, 520 sind 4 ähnlich, welche Schalterbestromungsintervalle beinhaltet. Obwohl auf Bus-/Phasen-Kurzschlusserfassung anwendbar, werden Gates 114, 116, 118, 120, 122, 124 des Wechselrichters 102, wie dargestellt, in Schalterpaaren bestromt, um auf Phasen-/Phasen-Kurzschluss-Fehler während der Zeiträume 508, 510, 512, nachdem das Vorladeschütz geschlossen ist, zu testen. Fehler werden über jede der Phasen durch einen erhöhten Stromfluss von Steuergerätsausgangsströmen 502, 504, 506 erfasst. Wenn der Stromgrenzwert 508 überschritten wird, kann eine Fehleranzeige bereitgestellt werden.
  • 7A und 7B stellen ein normales Zeitdiagramm 600 und ein anormales Zeitdiagramm 620 dar. Die Diagramme 600, 620 sind 4 ähnlich, welche Schalterbestromungsintervalle beinhaltet. Obwohl auf Bus-/Phasen-Kurzschlusserfassung anwendbar, werden Gates 114, 116, 118, 120, 122, 124 des Wechselrichters 102, wie dargestellt, in Schalterpaaren bestromt, um auf Phasen-/Phasen- offene Schaltkreisfehler während der Zeiträume 608, 610, 612, nachdem das Vorladeschütz geschlossen ist, zu testen. Die offenen Schaltkreisfehler sind als Phantomlinien dargestellt. Eine Phase 602, 604, 606 kann als einen offenen Schaltkreis-Fehler beinhaltend identifiziert werden, wenn beide Schalter, die mit der gegebenen Phase (z. B. S1 und S2 ) assoziiert und als Paar geschaltet sind, keinen elektrischen Strom leiten. Beispielsweise werden die mit S1 und S4 assoziierten Gates 114, 120 und die mit S2 und S5 assoziierten Gates 116, 122 zusammen bestromt. Die Abwesenheit einer Stromleitung, wenn beide Paare individuell bestromt werden, zeigt an, dass ein Fehler der Phase ia 602 aufgetreten ist. Jegliche Kombination von Gates oder Schaltern kann in jeglichen Erfassungsverfahren und -schemata bestromt werden, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können S1 mit S6 und S2 mit S3 gepaart werden, um auf ähnliche Weise ähnliche, offene Schaltkreis- und Kurzschluss-Fehler zu identifizieren. Die Reihenfolge der Bestromung kann angepasst werden, um die Effizienz zu verbessern oder um auf andere Faktoren (z. B. Wärmeabgabe) einzugehen.
  • 8 beinhaltet einen Graphen 700 mit Fehlererkennungszeiten 200, 600. Die Kurzschluss-Fehlererkennungszeit 200 kann auftreten, nachdem das Vorladeschaltkreisschütz 106 bei t0 geschlossen wurde und bevor die Spannung Vc 204 ein Betriebsplateau 206 erreicht. Die Erkennungszeit 600 für einen offenen Schaltkreis-Fehler kann auftreten, nachdem das Vorladeschaltkreisschütz 106 bei t0 geschlossen wurde und bevor die Spannung Vc 204 ein Betriebsplateau 206 erreicht. Das Hauptschütz schließt zu einer Zeit 702, um direkten Zugang zu der Spannungsquelle 110 zu ermöglichen. Die Erkennungszeit 600 für einen offenen Schaltkreis-Fehler kann auftreten, nachdem das Hauptschütz 104 zu einer Zeit 702 geschlossen wurde und bevor die Spannung Vc 204 ein Betriebsplateau 206 erreicht.
  • 9 beinhaltet ein Flussdiagram 800, das einen Beispielalgorithmus zur Umsetzung der Lehren dieser Offenbarung darstellt. Der Prozess beginnt in Schritt 802. In Schritt 804 erhält das Steuergerät 101 des Wechselrichters einen Befehl, das Vorladeschütz 106 zu schließen. In Schritt 806 schließt das Steuergerät 101 des Wechselrichters das Vorladeschütz 106. Bei steigender Vc 204 wird die Spannung überwacht bis die Vc 204 einen Kurzschlusstestgrenzwert überschreitet. Nachdem Vc 204 den Grenzwert überschritten hat, wird in Schritt 810 die Kurzschlusserfassung 200 ausgeführt. Das Kurzschlusserfassungsverfahren kann das Spannungserfassungsverfahren oder das Stromerfassungsverfahren sein. Der Grenzwert kann auf sensorischen Grenzwerten basieren, die verwendet werden, um den Spannungsabfall oder Stromwerte zur Eliminierung falscher positiver oder negativer Ergebnisse zu bestimmen. Das Steuergerät 101 kann Vc 204 überwachen, bis sie einen Grenzwert der offenen Schaltkreiserfassung überschreitet. Der Grenzwert des offenen Schaltkreises kann größer oder kleiner als der Kurzschlussgrenzwert sein, und die offene Schaltkreiserfassung kann vor oder nach der Kurzschlusserfassung ausgeführt werden. Wenn Vc 204 den Grenzwert des offenen Schaltkreises in Schritt 812 überschreitet, wird in Schritt 814 der Prozess der offenen Schaltkreiserfassung 600 ausgeführt. Wenn Vc 204 ein Plateau 206 erreicht, bestimmt das Steuergerät 101, dass das Vorladen in Schritt 816 beendet ist. In Schritt 818 öffnet das Steuergerät 101 das Vorladeschütz 106 und schließt das Hauptschütz 104. Das Steuergerät 101 kann eine offene Schaltkreiserfassung 600 durchführen, nachdem das Hauptschütz 104 in Schritt 820 geschlossen wurde.
  • Die in der Patentschrift verwendeten Wörter sind Wörter der Beschreibung anstatt der Beschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt sind. Während verschiedene Ausführungsformen möglicherweise als Vorteile bereitstellend oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften bevorzugt beschrieben wurden, erkennen Durchschnittsfachleute, dass bei einem/einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften ein Kompromiss geschlossen werden kann, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erzielen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Dauerhaftigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Bedienbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einbaufreundlichkeit usw. beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Als solche liegen Ausführungsformen, die als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften beschrieben wurden, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims (15)

  1. Fahrzeug, umfassend: einen Wechselrichter, der einen Versorgungsbus aufweist einschließlich eines Schützes zum Leiten von Strom durch ein Widerstandselement, das mit einem von einer Batterie mit einer Spannung versorgten, kapazitiven Element verbunden ist; und ein Steuergerät, das konfiguriert ist, um reagierend auf die einen Grenzwert überschreitende Spannung ein erstes Gate des Wechselrichters zu bestromen und um einen Stromfluss zwischen einer ersten, mit dem Gate assoziierten Phase und dem Bus auf der Basis eines mit der Spannung assoziierten Spannungsabfalls zu erkennen.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um das erste Gate für eine Dauer, die durch den Grenzwert definiert ist, zu bestromen.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Dauer ferner durch einen erwarteten Spannungsabfall definiert ist.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um ein zweites Gate des Wechselrichters während der Dauer zu bestromen und um einen Stromfluss zwischen der ersten, mit dem ersten Gate assoziierten Phase und einer zweiten, mit dem zweiten Gate assoziierten Phase auf der Basis eines mit der Spannung assoziierten Spannungsabfalls zu erkennen.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um ein zweites Gate des Wechselrichters nach der Dauer zu bestromen und um einen Stromfluss zwischen einer zweiten, mit dem zweiten Gate assoziierten Phase und dem Bus auf der Basis eines mit der Spannung assoziierten Spannungsabfalls zu erkennen.
  6. Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um ein zweites Gate des Wechselrichters während der Dauer zu bestromen und um das zweite Gate nach Ablauf der Dauer zu entstromen und um einen Stromfluss zwischen einer zweiten, mit dem zweiten Gate assoziierten Phase und dem Bus und einen Stromfluss zwischen der ersten, mit dem ersten Gate assoziierten Phase und der zweiten Phase zu erkennen.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um reagierend auf das Erreichen eines Betriebsplateaus der Spannung ein erstes Gatepaar des Wechselrichters zu bestromen und um reagierend auf die Abwesenheit eines Stroms, der durch die mit dem ersten Gatepaar assoziierten Phasen fließt, einen Fehler anzuzeigen.
  8. Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das erste Gatepaar Gates verschiedener Phasen des Wechselrichters beinhaltet.
  9. Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um ein zweites Gatepaar und ein drittes Gatepaar des Wechselrichters zu bestromen und um reagierend auf eine Abwesenheit eines Stroms durch zwei beliebige des ersten Gatepaares, des zweiten Gatepaares oder des dritten Gatepaares eine offene Schaltkreis-Fehlerphase basierend auf einer gemeinsamen, mit den Paaren assoziierten Phase anzuzeigen.
  10. Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei Bestromung des ersten Gatepaares erfolgt, nachdem das Schütz geöffnet und ein Hauptschalter geschlossen sind.
  11. Fahrzeug, umfassend: einen Wechselrichter, der einen Bus aufweist einschließlich eines Schützes zum Leiten von Strom durch ein Widerstandselement, das mit einem von einer Batterie mit einer Spannung versorgten, kapazitiven Element verbunden ist; und ein Steuergerät, das konfiguriert ist, um reagierend auf das Erreichen eines Betriebsplateaus der Spannung ein erstes Gatepaar des Wechselrichters zu bestromen und um reagierend auf die Abwesenheit eines Stroms, der durch die mit dem ersten Gatepaar assoziierten Phasen fließt, einen Fehler anzuzeigen.
  12. Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei das erste Gatepaar Gates verschiedener Phasen des Wechselrichters beinhaltet.
  13. Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um ein zweites Gatepaar und ein drittes Gatepaar des Wechselrichters zu bestromen und um reagierend auf Abwesenheit eines Stroms durch zwei beliebige des ersten Gatepaares, des zweiten Gatepaares oder des dritten Gatepaares eine offene Schaltkreis-Fehlerphase basierend auf einer gemeinsamen, mit den Paaren assoziierten Phase anzuzeigen.
  14. Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei Bestromung des ersten Gatepaares erfolgt, nachdem das Schütz geöffnet und ein Hauptschalter geschlossen sind.
  15. Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um reagierend auf die einen Grenzwert überschreitende Spannung ein erstes Gate des Wechselrichters zu bestromen und um einen Stromfluss zwischen einer ersten, mit dem Gate assoziierten Phase und dem Bus zu erkennen.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109643959B (zh) * 2017-03-09 2020-11-06 三菱电机株式会社 电力变换装置以及逻辑电路
US10971993B2 (en) * 2017-08-04 2021-04-06 Ford Global Technologies, Llc Fault detection
CN111009938A (zh) * 2019-11-25 2020-04-14 苏州蓝石新动力有限公司 一种预充电路故障诊断方法、装置及mcu
EP4024072A1 (de) 2021-01-04 2022-07-06 GE Energy Power Conversion Technology Ltd. Verfahren zur prüfung elektrischer systeme

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008129658A1 (ja) 2007-04-16 2008-10-30 Mitsubishi Electric Corporation 電動機制御装置
JP5406146B2 (ja) 2010-08-31 2014-02-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動駆動制御装置の過電流検出装置および過電流検出方法
WO2013018411A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 三洋電機株式会社 モータ駆動回路、モータ装置、および移動体
JP5882691B2 (ja) 2011-11-21 2016-03-09 サンデンホールディングス株式会社 インバータシステムの故障検知装置
US9019673B2 (en) 2012-09-27 2015-04-28 Rajiv Kumar Varma Fault detection and short circuit current management technique for inverter based distributed generators (DG)
JP6794877B2 (ja) * 2017-03-06 2020-12-02 株式会社豊田自動織機 モータインバータ
US10971993B2 (en) * 2017-08-04 2021-04-06 Ford Global Technologies, Llc Fault detection

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