DE102018218448A1 - Testing the discharge device for the DC link capacitor of a DC network - Google Patents

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Abstract

Verfahren (100) zur Prüfung einer schaltbaren Entladevorrichtung (14) für einen Zwischenkreiskondensator (12) in einem ersten Gleichspannungsnetz (1) mit den Schritten:• es wird ein Zeitprogramm für den Strom I, für die Spannung U, und/oder für den Leistungsfluss P, an mindestens einem Speisepunkt (1a) des Gleichspannungsnetzes (1) vorgegeben (110);• die Entladevorrichtung (14) wird aktiviert (140);• der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an mindestens einem Messpunkt (1b) des ersten Gleichspannungsnetzes (1), und/oder der Zeitverlauf G(t) einer aus Strom I und/oder Spannung U abgeleiteten Größe G, wird mit einem nominell zu erwartenden Zeitverlauf I(t), U(t) bzw. G(t), verglichen (150);• das Ergebnis des Vergleichs (150) wird als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung (14) herangezogen (160).Zugehöriges Computerprogramm.Method (100) for testing a switchable discharge device (14) for an intermediate circuit capacitor (12) in a first DC voltage network (1) with the steps: • there is a time program for the current I, for the voltage U, and / or for the power flow P, predefined (110) at at least one supply point (1a) of the DC voltage network (1); • the discharge device (14) is activated (140); • the time profile I (t) of the current I, and / or the time profile U (t ) the voltage U, at at least one measuring point (1b) of the first DC voltage network (1), and / or the time profile G (t) of a quantity G derived from current I and / or voltage U, is compared with a nominally expected time profile I ( t), U (t) or G (t), compared (150) • the result of the comparison (150) is used (160) as a test criterion for the correct functioning of the unloading device (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Prüfung einer Sicherheitsvorrichtung in Gleichstromnetzen mit für Menschen gefährlichen Spannungen, insbesondere in solchen Gleichstromnetzen, aus denen Antriebsmotoren von Kraftfahrzeugen gespeist werden.The present invention relates to the testing of a safety device in direct current networks with voltages dangerous to humans, in particular in those direct current networks from which drive motors of motor vehicles are fed.

Stand der TechnikState of the art

Elektromotoren im Antriebsstrang elektrisch angetriebener Fahrzeuge werden in der Regel mit einer mehrphasigen Wechselspannung gespeist. Die elektrische Energie wird an Bord des Fahrzeugs von Batterien, Brennstoffzellen oder anderen Energiequellen meist als Gleichspannung zur Verfügung gestellt. Die mehrphasige Wechselspannung wird aus dieser Gleichspannung mit einem Inverter erzeugt. Dazu werden die Phasen der Wechselspannungsversorgung für den Elektromotor in schneller zeitlicher Taktung wechselweise mit dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle verbunden. Dies wird über eine Anordnung aus Schaltelementen in dem Inverter realisiert.Electric motors in the drive train of electrically powered vehicles are generally fed with a multi-phase AC voltage. The electrical energy is usually provided on board the vehicle by batteries, fuel cells or other energy sources as DC voltage. The multi-phase AC voltage is generated from this DC voltage with an inverter. For this purpose, the phases of the AC voltage supply for the electric motor are alternately connected to the positive pole and the negative pole of the DC voltage source in rapid time intervals. This is implemented via an arrangement of switching elements in the inverter.

Derartige Inverter enthalten häufig Zwischenkreiskondensatoren, die mit der Gleichspannungsquelle verbunden sind und Kapazitäten bis hin zu einigen hundert µF aufweisen können. Bei Nennspannungen von einigen hundert Volt kann die im Zwischenkreiskondensator gespeicherte Energiemenge für Menschen bei direktem Kontakt gefährlich werden. So kann der Zwischenkreiskondensator das Hochspannungs-Bordnetz beispielsweise auch dann noch unter Spannung setzen, wenn die primäre Energiequelle, wie etwa eine Brennstoffzelle oder eine Traktionsbatterie, durch einen automatischen Trennschalter von dem Gleichspannungsnetz abgekoppelt wurde.Such inverters often contain intermediate circuit capacitors which are connected to the direct voltage source and can have capacitances up to a few hundred μF. At nominal voltages of a few hundred volts, the amount of energy stored in the DC link capacitor can be dangerous for people if it comes into direct contact. For example, the intermediate circuit capacitor can still energize the high-voltage on-board network if the primary energy source, such as a fuel cell or a traction battery, has been decoupled from the DC network by an automatic disconnector.

Daher sind Entladevorrichtungen bekannt, die den Zwischenkreiskondensator bei Vorliegen bestimmter Bedingungen automatisch entladen und die Spannung im Gleichspannungsnetz somit auf einen berührsicheren Wert zurückfahren. Neben Entladewiderständen kann hierzu, wie in der DE 10 2011 083 945 A1 offenbart, auch der Inverter selbst genutzt werden.Therefore, discharge devices are known which automatically discharge the intermediate circuit capacitor when certain conditions are met and thus reduce the voltage in the DC voltage network to a safe level. In addition to discharge resistors, as in the DE 10 2011 083 945 A1 disclosed, the inverter itself can be used.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zur Prüfung einer schaltbaren Entladevorrichtung für einen Zwischenkreiskondensator in einem ersten Gleichspannungsnetz entwickelt. Bei diesem Verfahren wird ein Zeitprogramm für den Strom I, für die Spannung U, und/oder für den Leistungsfluss P, an mindestens einem Speisepunkt des Gleichspannungsnetzes vorgegeben. Während dieses Zeitprogramm vorgegeben wird, und/oder danach, wird die Entladevorrichtung aktiviert. Der Zeitverlauf des Stroms, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an mindestens einem Messpunkt des ersten Gleichspannungsnetzes, und/oder der Zeitverlauf G(t) einer aus Strom I und/oder Spannung U abgeleiteten Größe G, wird mit einem nominell zu erwartenden Zeitverlauf IN(t), UN(t) bzw. GN(t), verglichen. Dabei muss der Messpunkt nicht identisch mit dem Speisepunkt sein. Das Ergebnis des Vergleichs wird als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung, sowie optional weiterer Baugruppen des ersten Gleichspannungsnetzes, herangezogen.Within the scope of the invention, a method for testing a switchable discharge device for an intermediate circuit capacitor in a first DC voltage network was developed. This procedure uses a time program for the current I. , for the tension U , and / or for the power flow P , specified at at least one feed point of the DC voltage network. The unloading device is activated during this time program and / or afterwards. The time course of the current, and / or the time course U (t) of tension U , at least one measuring point of the first DC voltage network, and / or the course of time G (t) one from electricity I. and / or tension U derived size G , with a nominally expected course of time I N (t) , U N (t) respectively. G N (t) , compared. The measuring point does not have to be identical to the feed point. The result of the comparison is used as a test criterion for the correct functioning of the unloading device, as well as optionally further assemblies of the first DC voltage network.

Insbesondere kann in einem Zustand, in dem die Entladevorrichtung aktiviert ist, der Zeitverlauf des Stroms, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an mindestens einem Messpunkt des ersten Gleichspannungsnetzes mit einem bei funktionierender Entladevorrichtung nominell zu erwartenden Zeitverlauf IN(t), bzw. UN(t), verglichen werden.In particular, in a state in which the discharge device is activated, the time profile of the current and / or the time profile U (t) of tension U , at at least one measuring point of the first DC voltage network with a nominal time course to be expected when the discharge device is functioning I N (t) , respectively. U N (t) , be compared.

Unter dem Begriff „Vergleich“ ist jede Form der Datenerfassung und Prüfung zu verstehen, mit der zumindest plausibel gemacht werden kann, dass der tatsächliche Zeitverlauf dem nominell zu erwartenden Zeitverlauf folgt. Es ist also auch beispielsweise als „Vergleich“ anzusehen, wenn sich stationär einstellende Werte verglichen werden oder wenn ausgehend von einem Startwert nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit geprüft wird, ob ein dann zu erwartender Nominalwert erreicht ist. Es ist nicht erforderlich, dass ständig Werte aufgenommen und komplette Kurven zur Deckung gebracht werden.The term “comparison” is to be understood as any form of data collection and testing with which it can at least be made plausible that the actual course of time follows the nominally expected course of time. It should therefore also be regarded as a “comparison”, for example, if stationary values are compared or if a starting value is checked after a specified time to determine whether a nominal value to be expected has been reached. It is not necessary for values to be recorded continuously and for complete curves to be covered.

Es wurde erkannt, dass auf die beschriebene Weise zum einen alle an der Entladung beteiligten Komponenten getestet werden können, also beispielsweise auch ein Schalter, der die Entladevorrichtung aktiviert und deaktiviert, und nicht nur die Entladevorrichtung selbst. Zum anderen können besonders detaillierte Informationen über den Zustand der Entladevorrichtung gewonnen werden, so dass beispielsweise auch kleine Fehler frühzeitig erkannt werden können, bevor sie sich zu großen Problemen auswachsen.It was recognized that all of the components involved in the discharge can be tested in the manner described, for example also a switch which activates and deactivates the discharge device, and not only the discharge device itself. On the other hand, particularly detailed information about the state can be obtained of the unloading device, so that, for example, even small errors can be recognized early on before they grow into major problems.

Beispielsweise werden in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein stationärer Strom IS und eine stationäre Spannung US im ersten Gleichspannungsnetz ermittelt. Aus dem stationären Strom IS und der stationären Spannung Us wird der Entladewiderstand RS ermittelt. Der Vergleich des Entladewiderstands Rs mit einem Nominalwert RN wird als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung herangezogen. Der Entladewiderstand R ist hier die aus Spannung U und Strom I abgeleitete Größe G.For example, in an advantageous embodiment, a stationary current I S and a stationary voltage U S determined in the first DC network. From the stationary stream I S and the stationary voltage U s becomes the discharge resistance R S determined. The comparison of the discharge resistance R s with a nominal value R N is used as a test criterion for the correct functioning of the unloading device. The discharge resistance R here is the tension U and electricity I. derived size G .

Auf diese Weise kann nicht nur erkannt werden, ob die Entladung überhaupt funktioniert, sondern auch, ob sie auf dem dafür vorgesehenen Weg und mit dem richtigen Tempo erfolgt. Daraus können frühzeitig Rückschlüsse auf mögliche Veränderungen gezogen werden. So wird sich beispielsweise der Widerstandswert eines für die Entladung verwendeten Widerstands ändern, wenn dieser zu degradieren beginnt. Auch eine Degradation von Halbleitern im Inverter, die für die Entladung verwendet werden, sollte sich in dieser Weise bemerkbar machen. Bei der Entladung über den Inverter ändert sich weiterhin der mittlere Entladewiderstand Rs, wenn sich aus irgendeinem Grund das Tastverhältnis der Ansteuerung ändert, beispielsweise durch einen Defekt in einer Treiberschaltung.In this way, not only can it be recognized whether the discharge is working at all, but also whether it takes place on the intended path and at the right pace. This allows early conclusions to be drawn about possible changes. For example, the resistance value of a resistor used for the discharge will change when it begins to degrade. Degradation of semiconductors in the inverter that are used for the discharge should also be noticeable in this way. When discharging via the inverter, the average discharge resistance Rs continues to change if the duty cycle of the control changes for some reason, for example due to a defect in a driver circuit.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Entladevorrichtung deaktiviert, während das erste Gleichspannungsnetz weiterhin mit dem Strom I, mit der Spannung U, und/oder mit dem Leistungsfluss P, beaufschlagt wird. Der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an dem mindestens einen Messpunkt, der sich in Antwort auf das Deaktivieren einstellt, wird mit einem weiteren nominell zu erwartenden Zeitverlauf IN*(t), bzw. UN*(t), verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung herangezogen.In a further advantageous embodiment, the discharge device is deactivated, while the first DC voltage network continues to use the current I. , with the tension U , and / or with the power flow P , is applied. The passage of time I (t) of the stream I. , and / or the course of time U (t) of tension U , at the at least one measuring point, which arises in response to the deactivation, with another nominally expected time course I N * (t) , respectively. U N * (t) , compared. The result of this comparison is used as a test criterion for the correct functioning of the unloading device.

Wenn beispielsweise das erste Gleichspannungsnetz mit einer konstanten Spannung UK beaufschlagt wird, dann sollte sich in dem Zustand, in dem alle normalen Verbraucher abgeschaltet sind und schließlich auch die Entladevorrichtung deaktiviert wird, die Spannung U im Gleichspannungsnetz der konstanten Spannung UK annähern, während zugleich der Strom I bis auf einen sehr geringen Leckstrom oder sogar bis auf Null abfällt. Wenn sich dieses Verhalten nicht einstellt, so ist möglicherweise der Schalter, mit dem die Entladevorrichtung aktiviert und deaktiviert wird, defekt.If, for example, the first DC network with a constant voltage U K is applied, then the voltage should be in the state in which all normal consumers are switched off and finally the discharge device is deactivated U in the DC voltage network of constant voltage U K approach while at the same time the current I. drops to a very low leakage current or even to zero. If this behavior does not occur, the switch with which the unloading device is activated and deactivated may be defective.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Beaufschlagung des ersten Gleichspannungsnetzes mit dem Strom I, mit der Spannung U, und/oder mit dem Leistungsfluss P, beendet, und der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an dem mindestens einen Messpunkt, der sich in Antwort auf das Beenden einstellt, mit einem weiteren nominell zu erwartenden Zeitverlauf IN**(t), bzw. UN**(t), verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung herangezogen.In a further advantageous embodiment, the current is applied to the first DC voltage network I. , with the tension U , and / or with the power flow P , ended, and the passage of time I (t) of the stream I. , and / or the course of time U (t) of tension U , at the at least one measuring point, which arises in response to the termination, with a further nominally expected time course I N ** (t) , respectively. U N ** (t) , compared. The result of this comparison is used as a test criterion for the correct functioning of the unloading device.

So sollte beispielsweise ausgehend von einem Zustand, in dem die Entladevorrichtung bereits deaktiviert wurde und die Spannung U im ersten Gleichspannungsnetz auf den Wert einer angelegten konstanten Spannung UK angestiegen ist, die Spannung U langsam sinken, wenn die konstante Spannung UK nicht mehr angelegt wird. Sinkt die Spannung U schneller als erwartet, ist möglicherweise der für die Aktivierung und Deaktivierung der Entladevorrichtung verwendete Schalter defekt, oder es gibt ein Stromleck in einem der nominell abgeschalteten Verbraucher, die an das erste Gleichspannungsnetz angeschlossen sind.For example, starting from a state in which the unloading device has already been deactivated and the voltage U in the first DC voltage network to the value of an applied constant voltage U K the tension has increased U slowly decrease when the constant voltage U K is no longer created. The tension drops U faster than expected, the switch used to activate and deactivate the discharge device may be defective, or there may be a current leak in one of the nominally switched off consumers connected to the first DC voltage network.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird bereits vor dem Aktivieren der Entladevorrichtung der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung, an dem mindestens einen Messpunkt mit einem weiteren nominell zu erwartenden Zeitverlauf IV(t), bzw. UV(t), verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird als Prüfkriterium für die korrekte Funktion, und/oder für den Betriebszustand, mindestens einer an dem ersten Gleichspannungsnetz, oder an einem hiermit verbundenen weiteren Netz, angeschlossenen Baugruppe herangezogen.In a further advantageous embodiment, the time profile is already shown before the unloading device is activated I (t) of the stream I. , and / or the course of time U (t) the voltage at the at least one measuring point with another nominally expected time curve I V (t) , respectively. U V (t) , compared. The result of this comparison is used as a test criterion for the correct function and / or for the operating state of at least one module connected to the first DC voltage network or to a further network connected to it.

Auf diese Weise können die wesentlichen Voraussetzungen überprüft werden, auf denen die weiteren Messungen aufbauen. Sind diese Voraussetzungen nicht erfüllt, so kann direkt ein Fehler ausgegeben werden, ohne dass zuvor noch Zeit auf nicht mehr aussagekräftige Messungen verwendet werden muss.In this way, the essential requirements on which the further measurements are based can be checked. If these requirements are not met, an error can be output directly without having to spend time on measurements that are no longer meaningful.

Beispielsweise kann es durch diese Prüfung erkannt werden, wenn eine als Energiequelle zur Einspeisung verwendete Batterie zu stark entladen ist und die benötigte Spannung U, bzw. den benötigten Strom I, nicht liefert. Weiterhin kann es beispielsweise erkannt werden, wenn nicht alle am ersten Gleichspannungsnetz angeschlossenen Verbraucher ausgeschaltet sind.For example, it can be recognized by this test if a battery used as an energy source for feeding is too discharged and the required voltage U , or the electricity required I. , does not deliver. Furthermore, it can be recognized, for example, if not all consumers connected to the first DC voltage network are switched off.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird ein erstes Gleichspannungsnetz gewählt, welches über einen bidirektionalen DC-DC-Wandler an ein zweites Gleichspannungsnetz mit niedrigerer Nennspannung gekoppelt ist. Der DC-DC-Wandler wird als Speisepunkt für das erste Gleichspannungsnetz gewählt und mit einer an das zweite Gleichspannungsnetz angeschlossenen Energiequelle gespeist.In a further particularly advantageous embodiment, a first DC voltage network is chosen, which is coupled to a second DC voltage network with a lower nominal voltage via a bidirectional DC-DC converter. The DC-DC converter is selected as the feed point for the first DC voltage network and is fed with an energy source connected to the second DC voltage network.

Die Vorteile dieser Ausgestaltung treten speziell dann zu Tage, wenn das erste Gleichspannungsnetz ein Hochvolt-Bordnetz eines Fahrzeugs ist und der Energieversorgung eines Elektromotors für den Antrieb des Fahrzeugs dient. Dieses Hochvolt-Bordnetz verwendet häufig eine Traktionsbatterie, und/oder einen Brennstoffzellenstapel, als primäre Energiequelle. Wenn das Fahrzeug in Betrieb genommen wird, sind diese Energiequellen nicht sofort verfügbar, sondern müssen erst interne Tests und gegebenenfalls auch eine Anfahrprozedur durchlaufen, bevor sie in das erste Gleichspannungsnetz einspeisen können. Das Niedervolt-Bordnetz, das beispielsweise mit der üblichen Fahrzeugbatterie-Spannung von 12 oder 24 Volt betrieben werden kann, ist hingegen sofort verfügbar. Im normalen Fahrbetrieb wird dieses Niedervolt-Bordnetz über den DC-DC-Wandler aus dem Hochvolt-Bordnetz versorgt. Wenn nun für den Test der Entladevorrichtung Energie aus dem Niedervolt-Bordnetz entnommen und mit dem DC-DC-Wandler hochgespannt wird, kann der Test parallel mit den Tests und Anfahrprozeduren der primären Energiequelle für das Hochvolt-Bordnetz durchgeführt werden. Das Fahrzeug ist also schneller betriebsbereit. Dieser Betrieb des DC-DC-Wandlers in der umgekehrten Betriebsrichtung wird auch „Boost-Betrieb“ genannt.The advantages of this embodiment are particularly evident when the first DC voltage network is a high-voltage vehicle electrical system of a vehicle and is used to supply energy to an electric motor for driving the vehicle. This high-voltage electrical system often uses a traction battery and / or a fuel cell stack as the primary energy source. When the vehicle is put into operation, these energy sources are not immediately available, but must first undergo internal tests and possibly also a start-up procedure before they feed into the first DC voltage network can. The low-voltage electrical system, for example, which can be operated with the usual vehicle battery voltage of 12 or 24 volts, is immediately available. In normal driving, this low-voltage electrical system is supplied from the high-voltage electrical system via the DC-DC converter. If energy is now removed from the low-voltage on-board electrical system for the test of the unloading device and tensioned with the DC-DC converter, the test can be carried out in parallel with the tests and start-up procedures of the primary energy source for the high-voltage on-board electrical system. The vehicle is therefore ready for operation faster. This operation of the DC-DC converter in the reverse operating direction is also called “boost operation”.

Die Verwendung von Energie aus dem zweiten Gleichspannungsnetz, im Fahrzeug also beispielsweise aus dem Niedervolt-Bordnetz, erhöht weiterhin die Flexibilität für den Test der Entladevorrichtung. Indem die elektronische Ansteuerung, etwa der Zeittakt, des DC-DC-Wandlers per Softwarekommando geändert wird, kann ein großer Bereich an Spannungen, Strömungen und Leistungsflüssen im ersten Gleichspannungsnetz vorgegeben werden. So ist es beispielsweise besonders einfach möglich, direkt die mit der Entladevorrichtung aus dem ersten Gleichspannungsnetz abführbare Leistung zu prüfen, indem bei aktivierter Entladungsvorrichtung ein vorgegebener Leistungsfluss P in das erste Gleichspannungsnetz eingespeist und dann geprüft wird, ob die Spannung U im ersten Gleichspannungsnetz im Wesentlichen konstant bleibt. Ändert sich die Spannung U um mehr als einen bestimmten Betrag, deutet dies darauf hin, dass die Entladevorrichtung eine andere als die nominelle Leistung aus dem ersten Gleichspannungsnetz abführt. Eine diesbezügliche Abweichung kann bereits frühzeitig auf Probleme hindeuten, noch bevor die Funktion der Entladungsvorrichtung ganz versagt. Wenn die Entladungsvorrichtung überhaupt nicht mehr funktionsfähig ist, muss möglicherweise aus Sicherheitsgründen eine erneute Inbetriebnahme des Fahrzeugs unterbunden werden. Ohne Nutzung des DC-DC-Wandlers wäre es zwar möglich, aber deutlich aufwändiger, einen konstanten Leistungsfluss P in dem ersten Gleichspannungsnetz vorzugeben. The use of energy from the second DC voltage network, for example from the low-voltage on-board network in the vehicle, further increases the flexibility for testing the unloading device. By changing the electronic control, such as the timing, of the DC-DC converter using a software command, a large range of voltages, currents and power flows can be specified in the first DC voltage network. For example, it is particularly easy to directly test the power that can be dissipated from the first DC voltage network by the discharge device by a predetermined power flow when the discharge device is activated P fed into the first DC voltage network and then checked whether the voltage U remains essentially constant in the first DC voltage network. The tension changes U by more than a certain amount, this indicates that the discharge device is drawing a different power than the nominal power from the first DC voltage network. A deviation in this respect can indicate problems at an early stage, even before the discharge device fails to function properly. If the discharge device is no longer functional at all, restarting the vehicle may have to be prevented for safety reasons. Without the use of the DC-DC converter, it would be possible, but significantly more complex, a constant power flow P to specify in the first DC voltage network.

Indem das erste Gleichspannungsnetz über den DC-DC-Wandler aus dem zweiten Gleichspannungsnetz gespeist wird, ist es weiterhin möglich, eine geringere Spannung als die Nennspannung des ersten Gleichspannungsnetzes zu verwenden. Auch kann der maximal fließende Strom problemlos begrenzt werden. Wird hingegen beispielsweise die Hochvolt-Traktionsbatterie als Energiequelle verwendet, liefert diese immer die volle Nennspannung und im Falle eines Kurzschlusses auch einen hohen Kurzschlussstrom.By feeding the first DC voltage network from the second DC voltage network via the DC-DC converter, it is also possible to use a voltage lower than the nominal voltage of the first DC voltage network. The maximum flowing current can also be easily limited. However, if, for example, the high-voltage traction battery is used as an energy source, it always delivers the full nominal voltage and, in the event of a short circuit, also a high short-circuit current.

Vorteilhaft wird vor der Beaufschlagung des ersten Gleichspannungsnetzes mit dem Strom I, mit der Spannung U, und/oder mit dem Leistungsfluss P, geprüft, ob der Energievorrat in der an das zweite Gleichspannungsnetz angeschlossenen Energiequelle für die vollständige Durchführung des Verfahrens ausreicht. Auf diese Weise kann beispielsweise vermieden werden, dass die Prüfung auf Grund einer Unterversorgung mit Energie ein falsches Ergebnis liefert oder dass die Niedervolt-Batterie so stark entladen wird, dass eine Inbetriebnahme des Fahrzeugs nicht mehr möglich ist.It is advantageous before the first direct voltage network is supplied with the current I. , with the tension U , and / or with the power flow P , checked whether the energy supply in the energy source connected to the second DC voltage network is sufficient for the complete implementation of the method. In this way it can be avoided, for example, that the test delivers an incorrect result due to an undersupply of energy or that the low-voltage battery is discharged to such an extent that the vehicle can no longer be started up.

Vorteilhaft liegt die maximale Spannung, mit der das erste Gleichspannungsnetz beaufschlagt wird, zwischen 50 % und 100 %, bevorzugt zwischen 50 % und 75 %, der Nennspannung des ersten Gleichspannungsnetzes. In diesem Spannungsbereich können alle Funktionen der Entladevorrichtung getestet werden. Eine geringere maximale Spannung als die Nennspannung des ersten Gleichspannungsnetzes begrenzt mögliche Schäden bei Kurzschlüssen und ähnlichen schwerwiegenden Fehlern.The maximum voltage applied to the first DC voltage network is advantageously between 50% and 100%, preferably between 50% and 75%, of the nominal voltage of the first DC voltage network. All functions of the unloading device can be tested in this voltage range. A lower maximum voltage than the nominal voltage of the first DC voltage network limits possible damage in the event of short circuits and similar serious faults.

Nach dem zuvor Beschriebenen wird vorteilhaft ein Bordnetz eines Fahrzeugs, das einen Spannungswandler für die Wandlung zwischen Gleichspannung und ein- oder mehrphasiger Wechselspannung für die Speisung eines das Fahrzeug antreibenden Elektromotors beinhaltet, als erstes Gleichspannungsnetz gewählt. Da Entladevorrichtungen gerade in Fahrzeugen einer stärkeren Beanspruchung und einem stärkeren möglichen Verschleiß unterliegen, ist es hier wichtiger als bei stationären elektrischen Anlagen, die Entladevorrichtung regelmäßig zu prüfen, wie etwa bei jeder Inbetriebnahme des Fahrzeugs.According to what has been described above, an on-board electrical system of a vehicle, which contains a voltage converter for converting between direct voltage and single or multi-phase alternating voltage for supplying an electric motor driving the vehicle, is advantageously selected as the first direct voltage network. Since unloading devices are subject to greater stress and greater possible wear, especially in vehicles, it is more important here than in stationary electrical systems to check the unloading device regularly, such as each time the vehicle is started up.

Prinzipiell sind keine Änderungen an der Hardware des ersten oder zweiten Gleichspannungsnetzes, oder des DC-DC-Wandlers, notwendig, um das Verfahren zu implementieren. Da die genutzten Hardware-Baugruppen durch Steuergeräte per Softwarekommando ansteuerbar sind, kann das Verfahren durch eine Änderung dieser Software in den Steuergeräten implementiert werden. Eine solchermaßen geänderte Software kann beispielsweise als Update oder Upgrade für bestehende Steuergeräte vertrieben werden und ist insofern ein eigenständiges Produkt. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Computerprogramm mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einem Steuergerät, ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, dazu veranlassen, das beschriebene Verfahren auszuführen.In principle, no changes to the hardware of the first or second DC voltage network, or of the DC-DC converter, are necessary to implement the method. Since the hardware modules used can be controlled by control units using a software command, the method can be implemented in the control units by changing this software. Software modified in this way can be sold as an update or upgrade for existing control units, for example, and is therefore an independent product. The invention therefore also relates to a computer program with machine-readable instructions which, when executed on a computer and / or on a control device, cause the computer and / or the control device to carry out the described method.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.Further measures improving the invention are described in more detail below together with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to figures.

Ausführungsbeispiele Embodiments

Es zeigt:

  • 1 Beispielhafte Anordnung von erstem Gleichspannungsnetz 1 und zweitem Gleichspannungsnetz in einem Fahrzeug 50 für die Anwendung des Verfahrens 100;
  • 2 Beispielhafter schematischer Ablaufplan des Verfahrens 100;
  • 3 Beispielhafter zeitlicher Ablauf des Verfahrens 100 mit Einspeisung eines konstanten Leistungsflusses P in das erste Gleichspannungsnetz 1;
  • 4 Beispielhafter zeitlicher Ablauf des Verfahrens 100 mit Prüfung des stationären Entladewiderstands Rs.
It shows:
  • 1 Exemplary arrangement of the first DC voltage network 1 and second DC voltage network in a vehicle 50 for the application of the procedure 100 ;
  • 2nd Exemplary schematic flow chart of the method 100 ;
  • 3rd Exemplary timing of the procedure 100 with supply of a constant power flow P into the first DC network 1 ;
  • 4th Exemplary timing of the procedure 100 with testing of the stationary discharge resistance Rs.

Nach 1 hat das beispielhafte Fahrzeug 50 zwei Gleichspannungsnetze 1 und 2. Das erste Gleichspannungsnetz 1 ist ein Hochvolt-Bordnetz, das primär der Speisung eines Elektromotors 51 für den Antrieb des Fahrzeugs 50 dient. Zu diesem Zweck wird die Gleichspannung durch einen Inverter 11 dem ersten Gleichspannungsnetz entnommen und in eine dreiphasige Wechselspannung umgewandelt, die dem Elektromotor zugeführt wird. Der Inverter 11 enthält einen Zwischenkreiskondensator 12, der das Gleichspannungsnetz 1 auch dann noch unter Spannung setzt, wenn die als Energiequelle genutzte Traktionsbatterie 15 entladen oder durch den Trennschalter 16 vom Gleichspannungsnetz 1 getrennt ist. Daher wird der Inverter 11 zugleich als Entladevorrichtung 14 verwendet, um die Spannung U im Gleichspannungsnetz 1 auf einen berührsicheren Wert abzubauen.To 1 has the exemplary vehicle 50 two DC networks 1 and 2nd . The first DC network 1 is a high-voltage electrical system that primarily feeds an electric motor 51 for driving the vehicle 50 serves. For this purpose, the DC voltage is supplied by an inverter 11 taken from the first DC voltage network and converted into a three-phase AC voltage, which is fed to the electric motor. The inverter 11 contains an intermediate circuit capacitor 12th which is the dc network 1 is still energized even if the traction battery used as an energy source 15 discharged or through the disconnector 16 from the DC network 1 is separated. Hence the inverter 11 at the same time as an unloading device 14 used the tension U in the DC network 1 to a touch-proof value.

Zusätzlich sind an das erste Gleichspannungsnetz 1 noch ein oder mehrere Hochvolt-Verbraucher 13 sowie ein DC-DC-Wandler 17 für die Versorgung des zweiten Gleichspannungsnetzes 2 angeschlossen. Das zweite Gleichspannungsnetz 2 enthält eine Niedervolt-Batterie 21 sowie einen oder mehrere Niedervolt-Verbraucher 22. Über die Niedervolt-Batterie 21 können die Niedervolt-Verbraucher 22 auch dann versorgt werden, wenn das erste Gleichspannungsnetz 1 spannungslos ist.In addition to the first DC network 1 one or more high-voltage consumers 13 as well as a DC-DC converter 17th for the supply of the second DC voltage network 2nd connected. The second DC network 2nd contains a low-voltage battery 21 as well as one or more low-voltage consumers 22 . Via the low-voltage battery 21 can low-voltage consumers 22 be supplied even if the first DC voltage network 1 is without tension.

Im Kontext des Verfahrens 100 kann vorteilhaft die Boost-Funktion des DC-DC-Wandlers 17 genutzt werden. Das heißt, Energie aus dem zweiten Gleichspannungsnetz 2 kann für den Test der Entladevorrichtung 14 im ersten Gleichspannungsnetz 1 genutzt werden, noch bevor der Trennschalter 16 schließt und die Traktionsbatterie 15 mit dem ersten Gleichspannungsnetz 1 verbindet. Der DC-DC-Wandler 17 kann dann also als Speisepunkt 1a dienen, über den ein Zeitprogramm für den Strom I, für die Spannung U oder für den Leistungsfluss P in den ersten Gleichspannungskreis 1 eingespeist werden kann. Ebenso kann der DC-DC-Wandler 17 auch als Messpunkt 1b für den sich tatsächlich im ersten Gleichspannungskreis 1 einstellenden Strom I, bzw. für die sich dort tatsächlich einstellende Spannung U, verwendet werden.In the context of the process 100 can advantageously use the boost function of the DC-DC converter 17th be used. That means energy from the second DC network 2nd can be used to test the unloader 14 in the first DC network 1 be used even before the disconnector 16 closes and the traction battery 15 with the first DC network 1 connects. The DC-DC converter 17th can then be used as a feeding point 1a serve through which a time program for the electricity I. , for the tension U or for the power flow P in the first DC circuit 1 can be fed. The DC-DC converter can also be used 17th also as a measuring point 1b for which is actually in the first DC circuit 1 adjusting current I. , or for the voltage actually occurring there U , be used.

2 zeigt einen beispielhaften schematischen Ablaufplan des Verfahrens 100. Im optionalen Schritt 105 wird zunächst geprüft, ob der Energievorrat in der Energiequelle (hier: Niedervolt-Batterie) 21 des zweiten Gleichspannungsnetzes 2 für die vollständige Durchführung des Verfahrens 100 ausreicht. In Schritt 110 wird das Zeitprogramm für den Strom I, für die Spannung U, und/oder für den Leistungsfluss P, in das erste Gleichspannungsnetz 1 eingespeist. 2nd shows an exemplary schematic flow chart of the method 100 . In the optional step 105 it is first checked whether the energy supply in the energy source (here: low-voltage battery) 21 of the second DC network 2nd for the complete implementation of the procedure 100 is sufficient. In step 110 becomes the time program for the current I. , for the tension U , and / or for the power flow P , in the first DC network 1 fed.

Es kann nun im optionalen Schritt 120 der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung, an dem mindestens einen Messpunkt 1b mit einem weiteren nominell zu erwartenden Zeitverlauf Iv(t), bzw. Uv(t), verglichen werden. Das Ergebnis dieses Vergleichs 120 kann dann im optionalen Schritt 130 als Prüfkriterium für die korrekte Funktion, und/oder für den Betriebszustand, mindestens einer an dem ersten Gleichspannungsnetz 1, oder an einem hiermit verbundenen weiteren Netz (hier: zweites Gleichspannungsnetz 2), angeschlossenen Baugruppe herangezogen werden. Beispielsweise kann so erkannt werden, ob Hochvolt-Verbraucher 13, die eigentlich ausgeschaltet sein sollten, Energie verbrauchen oder ob im Inverter 11 auf Grund schadhafter Halbleiter Leckströme auftreten.It can now be in the optional step 120 the passage of time I (t) of the stream I. , and / or the course of time U (t) the voltage at the at least one measuring point 1b with another nominally expected time profile Iv (t) or Uv (t). The result of this comparison 120 can then in the optional step 130 as a test criterion for the correct function and / or for the operating state, at least one on the first DC voltage network 1 , or on another network connected to it (here: second DC network 2nd ), connected module can be used. For example, it can be used to identify whether high-voltage consumers 13 which should actually be switched off, use energy or whether in the inverter 11 leakage currents occur due to defective semiconductors.

In Schritt 140 wird die Entladevorrichtung aktiviert. Der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an dem Messpunkt 1b, und/oder der Zeitverlauf G(t) einer aus Strom I und/oder Spannung U abgeleiteten Größe G, wird in Schritt 150 mit einem nominell zu erwartenden Zeitverlauf IN(t), UN(t) bzw. GN(t), verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs 150 wird in Schritt 160 als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung 14 herangezogen.In step 140 the unloading device is activated. The passage of time I (t) of the stream I. , and / or the course of time U (t) of tension U , at the measuring point 1b , and / or the course of time G (t) one from electricity I. and / or tension U derived size G , will in step 150 with a nominally expected time course I N (t) , U N (t) respectively. G N (t) , compared. The result of the comparison 150 will in step 160 as a test criterion for the correct functioning of the unloading device 14 used.

Wie im Folgenden erläutert wird, können verschiedene Arten von Prüfungen einzeln oder in Kombination durchgeführt werden, um alle an der Entladung des Zwischenkreiskondensators 12 beteiligten Baugruppen zu testen und Fehler möglichst einzugrenzen. Eine möglichst präzise Identifizierung des Fehlers spart zum einen Reparaturkosten und ermöglicht zum anderen eine abgestufte Reaktion. So kann beispielsweise bei Fehlern, bei denen eine mangelnde Berührsicherheit des Fahrzeugs 50 zu befürchten ist, eine weitere Inbetriebnahme des Fahrzeugs 50 unterbunden werden, während bei Fehlern, die lediglich auf eine Verschlechterung ohne unmittelbar bevorstehenden Funktionsverlust hindeuten, je nach Schweregrad nur eine Warnung ausgegeben oder der Nutzer des Fahrzeugs 50 unter Reparaturzwang gesetzt werden kann. As will be explained in the following, different types of tests can be carried out individually or in combination, all of them on the discharge of the intermediate circuit capacitor 12th to test the modules involved and to isolate errors as far as possible. Identifying the error as precisely as possible saves repair costs on the one hand and enables a graduated response on the other. For example, in the event of faults in which the vehicle is not sufficiently safe to touch 50 There is fear of further commissioning of the vehicle 50 are prevented, while in the case of errors which only indicate a deterioration without imminent loss of function, each Depending on the severity, only a warning is issued or the user of the vehicle 50 can be put under repair.

Beispielsweise können in Schritt 151 bei aktivierter Entladevorrichtung 14 ein stationärer Strom IS und eine stationäre Spannung Us im ersten Gleichspannungsnetz 1 ermittelt werden. Hieraus kann in Schritt 152 ein stationärer Entladewiderstand Rs ermittelt werden, und der Vergleich dieses Widerstandswerts RS mit einem Nominalwert RN kann dann in Schritt 161 als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung 14 herangezogen werden.For example, in step 151 with unloading device activated 14 a steady stream I S and a stationary voltage U s in the first DC network 1 be determined. This can be done in step 152 a steady state discharge resistance Rs can be determined and the comparison of this resistance value R S with a nominal value R N can then in step 161 as a test criterion for the correct functioning of the unloading device 14 be used.

Beispielsweise kann in Schritt 153 die Einspeisung in den ersten Gleichspannungskreis 1 dahingehend geändert werden, dass ein Leistungsfluss P, der der nominellen Entladeleistung PN der Entladevorrichtung 14 entspricht, in das erste Gleichspannungsnetz 1 eingespeist wird. In Schritt 154 kann dann geprüft werden, ob die Spannung U am Messpunkt 1b des ersten Gleichspannungsnetzes 1 bis auf eine vorgegebene Toleranz konstant bleibt. Das Ergebnis dieser Prüfung 154 kann in Schritt 162 als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung 14 herangezogen werden.For example, in step 153 the feed into the first DC circuit 1 be changed to a power flow P that of the nominal discharge power P N the unloading device 14 corresponds to the first DC network 1 is fed. In step 154 can then be checked whether the voltage U at the measuring point 1b of the first DC network 1 remains constant up to a predetermined tolerance. The result of this test 154 can in step 162 as a test criterion for the correct functioning of the unloading device 14 be used.

Eine derartige Untersuchung des tatsächlichen stationären Entladewiderstands Rs , bzw. der tatsächlichen Entladeleistung, gibt nicht nur Aufschluss darüber, ob die Entladung überhaupt funktioniert, sondern auch über das Ausmaß und über mögliche Fehlerquellen.Such an investigation of the actual stationary discharge resistance R s , or the actual discharge power, not only provides information about whether the discharge works at all, but also about the extent and possible sources of error.

Beispielsweise kann in Schritt 155 die Entladevorrichtung 14 deaktiviert werden, während das erste Gleichspannungsnetz 1 weiterhin mit dem Strom I, mit der Spannung U, und/oder mit dem Leistungsfluss P, beaufschlagt wird. In Schritt 156 kann dann der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an dem mindestens einen Messpunkt 1b, der sich in Antwort auf das Deaktivieren 155 einstellt, mit einem weiteren nominell zu erwartenden Zeitverlauf IN*(t), bzw. UN*(t), verglichen werden. Das Ergebnis dieses Vergleichs kann in Schritt 163 als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung 14 herangezogen werden.For example, in step 155 the unloading device 14 be deactivated during the first DC voltage network 1 continue with the stream I. , with the tension U , and / or with the power flow P , is applied. In step 156 then the course of time I (t) of the stream I. , and / or the course of time U (t) of tension U , at the at least one measuring point 1b which is in response to the deactivation 155 sets, with another nominally expected time course I N * (t) , respectively. U N * (t) , be compared. The result of this comparison can be in step 163 as a test criterion for the correct functioning of the unloading device 14 be used.

So kann es beispielsweise erkannt werden, wenn sich die Entladevorrichtung 14 zwar aktivieren lässt und dann auch richtig arbeitet, aber die Deaktivierung nicht zuverlässig funktioniert. Ursache hierfür kann beispielsweise ein mechanisch festhängendes Relais sein, das als Schalter für das Aktivieren und Deaktivieren der Entladevorrichtung 14 verwendet wird.For example, it can be recognized when the unloading device 14 can be activated and then works properly, but the deactivation does not work reliably. The reason for this can be, for example, a mechanically stuck relay, which acts as a switch for activating and deactivating the unloading device 14 is used.

Beispielsweise kann in Schritt 157 die Beaufschlagung des ersten Gleichspannungsnetzes 1 mit dem Strom I, mit der Spannung U, und/oder mit dem Leistungsfluss P, beendet werden. In Schritt 158 kann dann der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an dem mindestens einen Messpunkt 1b, der sich in Antwort auf das Beenden 157 einstellt, mit einem weiteren nominell zu erwartenden Zeitverlauf IN**(t), bzw. UN**(t), verglichen werden. Das Ergebnis dieses Vergleichs kann in Schritt 164 als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung (14) herangezogen werden.For example, in step 157 the application of the first DC voltage network 1 with the flow I. , with the tension U , and / or with the power flow P , be ended. In step 158 then the course of time I (t) of the stream I. , and / or the course of time U (t) of tension U , at the at least one measuring point 1b that is in response to quitting 157 sets, with another nominally expected time course I N ** (t) , respectively. U N ** (t) , be compared. The result of this comparison can be in step 164 as a test criterion for the correct functioning of the unloading device ( 14 ) can be used.

So kann beispielsweise in dem genannten Beispiel mit dem mechanisch festhängenden Relais, dessen Kontakte sich beim Deaktivieren der Entladevorrichtung nur unvollständig geöffnet haben, ein deutlich schnellerer Abfall der Spannung U im ersten Gleichspannungsnetz festgestellt werden als dies normalerweise zu erwarten wäre.For example, in the example mentioned, the mechanically stuck relay, the contacts of which only opened incompletely when the unloading device was deactivated, can cause the voltage to drop significantly faster U are found in the first DC network than would normally be expected.

3 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Ablauf des Verfahrens 100. In 3a ist der Verlauf der Spannung U am Messpunkt 1b im ersten Gleichspannungsnetz 1 über der Zeit t eingezeichnet. In 3b ist auf der gleichen Zeitskala die Spannung U(110) aufgetragen, mit der das erste Gleichspannungsnetz 1 am Speisepunkt 1a beaufschlagt wird. In 3c ist auf der gleichen Zeitskala aufgetragen, ob die Aktivierung 140 der Entladevorrichtung 14 eingeschaltet (Wahrheitswert 1) oder ausgeschaltet (Wahrheitswert 0) ist. 3rd shows an exemplary timing of the method 100 . In 3a is the course of the tension U at the measuring point 1b in the first DC network 1 over time t drawn. In 3b is on the same time scale the tension U (110) applied with which the first DC network 1 at the dining point 1a is applied. In 3c is plotted on the same time scale as to whether activation 140 the unloading device 14 switched on (truth value 1 ) or switched off (truth value 0 ) is.

Ab dem Zeitpunkt t=0 wird zunächst geprüft, ob der Energievorrat in der Niedervolt-Batterie 21 für die vollständige Durchführung des Verfahrens ausreicht. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist dies der Fall, so dass bei t=t1 mit der Einspeisung einer konstanten Spannung UK in das Gleichspannungsnetz 1 begonnen wird, während zugleich die Entladevorrichtung 14 noch nicht aktiv ist. In diesem Stadium wird geprüft, ob der Zeitverlauf U(t) der Spannung U hinreichend mit dem zu erwartenden Zeitverlauf Uv(t) übereinstimmt. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist dies der Fall. Der Vergleich wird hier vereinfacht vorgenommen, indem nach Ablauf der Zeitspanne TC1 geprüft wird, ob die Spannung U dem zu erwartenden Wert Uc1 entspricht. Hierbei muss nicht abgewartet werden, bis der Wert UK der angelegten Spannung erreicht ist.From time t = 0, it is first checked whether the energy supply in the low-voltage battery 21 sufficient for the complete implementation of the procedure. In the in 3rd shown example this is the case so that at t = t1 with the injection of a constant voltage U K into the DC network 1 is started while at the same time the unloading device 14 is not yet active. At this stage it is checked whether the passage of time U (t) of tension U sufficient with the expected course of time U v (t) matches. In the in 3rd the example shown is the case. The comparison is made here in a simplified manner, after the time period has elapsed T C1 it is checked whether the voltage U the expected value U c1 corresponds. There is no need to wait for the value U K of the applied voltage is reached.

Zum Zeitpunkt t=t2 wird die Beaufschlagung des Gleichspannungsnetzes 1 mit der konstanten Spannung UK beendet und gleichzeitig die Entladevorrichtung 14 aktiviert. Es wird zunächst geprüft, ob nach Verstreichen der Zeitspanne TC2 die Spannung U auf den erwarteten Wert UC2 abgeklungen ist. Anschließend wird wieder eine konstante Spannung in das Gleichspannungsnetz eingespeist, welche geringer ist als die zuvor eingespeiste Spannung UK und welche so bemessen ist, dass ein der nominellen Entladeleistung PN der Entladevorrichtung 14 entsprechender Leistungsfluss P in das Gleichspannungsnetz 1 eingespeist wird. In diesem Stadium wird geprüft, ob die Spannung U innerhalb eines Toleranzbandes um den Wert Uc bleibt, denn wenn im Mittel genauso viel Leistung zugeführt wie abgeführt wird, gibt es keinen Anlass für eine dauerhafte Änderung der Spannung U.At time t = t2, the DC voltage network is applied 1 with the constant voltage U K ended and at the same time the unloading device 14 activated. It is first checked whether the time has elapsed T C2 the voltage U to the expected value U C2 has subsided. Subsequently, a constant voltage is fed back into the DC voltage network, which is lower than the voltage fed in previously U K and which is dimensioned so that one of the nominal discharge power P N the unloading device 14 corresponding power flow P into the DC network 1 is fed. At this stage it is checked whether the voltage U within a tolerance band around the value U c remains, because if on average the same amount of power is supplied as is discharged, there is no reason for a permanent change in the voltage U .

Somit wird insgesamt zwischen den Zeitpunkten t2 und t4, zwischen denen die Entladevorrichtung 14 aktiv ist, geprüft, ob der Zeitverlauf U(t) der Spannung U dem erwarteten Zeitverlauf UN(t) folgt.Thus, overall between the times t2 and t4 between which the unloader 14 is active, checked whether the passage of time U (t) of tension U the expected passage of time U N (t) follows.

Zum Zeitpunkt t4 wird die Entladevorrichtung 14 deaktiviert, während das Gleichspannungsnetz 1 weiterhin mit konstanter Spannung beaufschlagt wird. Es wird nun entsprechend der Kurve UN*(t) erwartet, dass die Spannung U wieder ansteigt, bis sie schließlich einen Sättigungswert erreicht entsprechend der angelegten Spannung.At the time t4 becomes the unloader 14 disabled while the dc network 1 constant voltage is still applied. It will now correspond to the curve U N * (t) expected the tension U rises again until it finally reaches a saturation value corresponding to the applied voltage.

4 zeigt einen weiteren beispielhaften zeitlichen Ablauf des Verfahrens 100. In 4a sind die Spannung U und der Strom I im ersten Gleichstromnetz 1 aufgetragen. In 4b ist, wie in 3c, der Aktivierungszustand der Entladevorrichtung 14 (Wahrheitswert 0 oder 1) aufgetragen. 4th shows a further exemplary time sequence of the method 100 . In 4a are the tension U and the stream I. in the first DC network 1 applied. In 4b is like in 3c , the activation state of the unloading device 14 (Truth value 0 or 1 ) applied.

Analog zu 3 wird zwischen den Zeitpunkten t=0 und t=t1 zunächst geprüft, ob in der Niedervolt-Batterie 21 genügend Energie für die Durchführung des Verfahrens 100 vorhanden ist. Es wird anschließend der Strom I auf einen konstanten Sollwert IK geregelt. Wenn sich der stationäre Zustand eingestellt hat, werden der stationäre Strom IS und die stationäre Spannung Us erfasst, und hieraus wird der stationäre Entladewiderstand Rs ermittelt. Es wird geprüft, ob dieser stationäre Entladewiderstand dem Nominalwert RN entspricht.Analogous to 3rd is checked between times t = 0 and t = t1 whether in the low-voltage battery 21 enough energy to carry out the procedure 100 is available. It then becomes the stream I. to a constant setpoint I K regulated. When the steady state is established, the steady state current I S and the stationary voltage U s is detected, and the stationary discharge resistance Rs is determined from this. It is checked whether this stationary discharge resistance is equal to the nominal value R N corresponds.

Zum Zeitpunkt t=t2 wird die Entladevorrichtung 14 deaktiviert und das Gleichspannungsnetz 1 zugleich weiterhin mit konstanter Spannung beaufschlagt. Es wird geprüft, ob zum Zeitpunkt t3 der erwartete Wert UC3 erreicht ist, was darauf hindeutet, dass der Zeitverlauf U(t) der Spannung U ab dem Zeitpunkt t2 hinreichend genau dem erwarteten Verlauf UN*(t) folgt.At time t = t2, the unloading device 14 deactivated and the DC voltage network 1 at the same time continue to be charged with constant voltage. It is checked whether at the time t3 the expected value U C3 is reached, suggesting that the passage of time U (t) of tension U from the time t2 sufficiently exactly as expected U N * (t) follows.

Zum Zeitpunkt t3 wird die Beaufschlagung des Gleichspannungsnetzes 1 mit Spannung beendet, und es wird geprüft, wie schnell die Spannung bis zum Zeitpunkt t4 abfällt. Wenn die Spannung in etwa dem erwarteten Wert UC4 entspricht, deutet dies darauf hin, dass der Zeitverlauf U(t) der Spannung U ab dem Zeitpunkt t3 hinreichend genau dem erwarteten Verlauf UN**(t) folgt.At the time t3 is the application of the DC voltage network 1 finished with tension and it is checked how fast the tension up to the point in time t4 falls off. If the voltage is roughly the expected value UC4 corresponds, this indicates that the passage of time U (t) of tension U from the time t3 sufficiently exactly as expected U N ** (t) follows.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102011083945 A1 [0004]DE 102011083945 A1 [0004]

Claims (11)

Verfahren (100) zur Prüfung einer schaltbaren Entladevorrichtung (14) für einen Zwischenkreiskondensator (12) in einem ersten Gleichspannungsnetz (1) mit den Schritten: • es wird ein Zeitprogramm für den Strom I, für die Spannung U, und/oder für den Leistungsfluss P, an mindestens einem Speisepunkt (1a) des Gleichspannungsnetzes (1) vorgegeben (110); • die Entladevorrichtung (14) wird aktiviert (140); • der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an mindestens einem Messpunkt (1b) des ersten Gleichspannungsnetzes (1), und/oder der Zeitverlauf G(t) einer aus Strom I und/oder Spannung U abgeleiteten Größe G, wird mit einem nominell zu erwartenden Zeitverlauf IN(t), UN(t) bzw. GN(t), verglichen (150); • das Ergebnis des Vergleichs (150) wird als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung (14) herangezogen (160).Method (100) for testing a switchable discharge device (14) for an intermediate circuit capacitor (12) in a first DC voltage network (1) with the steps: • there is a time program for the current I, for the voltage U, and / or for the power flow P, predetermined (110) at at least one feed point (1a) of the direct voltage network (1); • the unloading device (14) is activated (140); • the time profile I (t) of the current I, and / or the time profile U (t) of the voltage U, at at least one measuring point (1b) of the first DC voltage network (1), and / or the time profile G (t) one of current I and / or voltage U derived quantity G, is compared (150) with a nominally expected time profile I N (t), U N (t) or G N (t); • The result of the comparison (150) is used as a test criterion for the correct functioning of the unloading device (14) (160). Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei bei aktivierter Entladevorrichtung (14) ein stationärer Strom IS und eine stationäre Spannung Us im ersten Gleichspannungsnetz (1) ermittelt werden (151), wobei aus dem stationären Strom IS und der stationären Spannung Us der Entladewiderstand Rs ermittelt wird (152) und wobei der Vergleich des Entladewiderstands Rs mit einem Nominalwert RN als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung (14) herangezogen wird (161).Method (100) according to Claim 1 , With the discharge device (14) activated, a stationary current I S and a stationary voltage Us are determined (151) in the first DC voltage network (1), the discharge resistance Rs being determined from the stationary current I S and the stationary voltage Us (152) and wherein the comparison of the discharge resistance Rs with a nominal value R N is used as a test criterion for the correct functioning of the discharge device (14). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei bei aktivierter Entladevorrichtung (14) ein Leistungsfluss P, der der nominellen Entladeleistung PN der Entladevorrichtung (14) entspricht, in das erste Gleichspannungsnetz (1) eingespeist wird (153), wobei geprüft wird (154), ob die Spannung U am Messpunkt (1b) des ersten Gleichspannungsnetzes (1) bis auf eine vorgegebene Toleranz konstant bleibt, und wobei das Ergebnis dieser Prüfung (154) als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung (14) herangezogen wird (162).Method (100) according to one of the Claims 1 to 2nd , wherein when the discharge device (14) is activated, a power flow P, which corresponds to the nominal discharge power P N of the discharge device (14), is fed (153) into the first DC voltage network (1), it being checked (154) whether the voltage U am Measuring point (1b) of the first DC voltage network (1) remains constant up to a predetermined tolerance, and the result of this test (154) is used as a test criterion for the correct functioning of the unloading device (14) (162). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Entladevorrichtung (14) deaktiviert wird (155), während das erste Gleichspannungsnetz (1) weiterhin mit dem Strom I, mit der Spannung U, und/oder mit dem Leistungsfluss P, beaufschlagt wird und wobei der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an dem mindestens einen Messpunkt (1b), der sich in Antwort auf das Deaktivieren (155) einstellt, mit einem weiteren nominell zu erwartenden Zeitverlauf IN*(t), bzw. UN*(t), verglichen wird (156), wobei das Ergebnis dieses Vergleichs (156) als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung (14) herangezogen wird (163).Method (100) according to one of the Claims 1 to 3rd , wherein the discharge device (14) is deactivated (155), while the first DC voltage network (1) continues to be supplied with the current I, the voltage U, and / or the power flow P, and the time profile I (t) of the Current I, and / or the time profile U (t) of the voltage U, at which at least one measuring point (1b), which occurs in response to the deactivation (155), with a further nominally expected time profile I N * (t) , or U N * (t), is compared (156), the result of this comparison (156) being used (163) as a test criterion for the correct functioning of the unloading device (14). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beaufschlagung des ersten Gleichspannungsnetzes (1) mit dem Strom I, mit der Spannung U, und/oder mit dem Leistungsfluss P, beendet wird (157) und wobei der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung U, an dem mindestens einen Messpunkt (1b), der sich in Antwort auf das Beenden (157) einstellt, mit einem weiteren nominell zu erwartenden Zeitverlauf IN**(t), bzw. UN**(t), verglichen wird (158), wobei das Ergebnis dieses Vergleichs (158) als Prüfkriterium für die korrekte Funktion der Entladevorrichtung (14) herangezogen wird (164).Method (100) according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the application of the first DC voltage network (1) with the current I, with the voltage U, and / or with the power flow P, is ended (157) and with the time profile I (t) of the current I, and / or the time profile U (t) of the voltage U, at which at least one measuring point (1b), which occurs in response to the termination (157), with a further nominally expected time profile I N ** (t), or U N ** (t) is compared (158), the result of this comparison (158) being used (164) as a test criterion for the correct functioning of the unloading device (14). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bereits vor dem Aktivieren (140) der Entladevorrichtung (14) der Zeitverlauf I(t) des Stroms I, und/oder der Zeitverlauf U(t) der Spannung, an dem mindestens einen Messpunkt (1b) mit einem weiteren nominell zu erwartenden Zeitverlauf IV(t), bzw. Uv(t), verglichen wird (120) und wobei das Ergebnis dieses Vergleichs (120) als Prüfkriterium für die korrekte Funktion, und/oder für den Betriebszustand, mindestens einer an dem ersten Gleichspannungsnetz (1), oder an einem hiermit verbundenen weiteren Netz, angeschlossenen Baugruppe herangezogen wird (130).Method (100) according to one of the Claims 1 to 5 , the time profile I (t) of the current I, and / or the time profile U (t) of the voltage, at which at least one measuring point (1b) with another nominally to be expected, is already present before the discharge device (14) is activated (140) Time course I V (t) or Uv (t) is compared (120) and the result of this comparison (120) as a test criterion for the correct function and / or for the operating state, at least one on the first DC voltage network (1 ), or on an additional network connected to it, connected module (130). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein erstes Gleichspannungsnetz (1) gewählt wird, welches über einen bidirektionalen DC-DC-Wandler (17) an ein zweites Gleichspannungsnetz (2) mit niedrigerer Nennspannung gekoppelt ist, wobei der DC-DC-Wandler (17) als Speisepunkt (1a) für das erste Gleichspannungsnetz (1) gewählt und mit einer an das zweite Gleichspannungsnetz (2) angeschlossenen Energiequelle (21) gespeist wird.Method (100) according to one of the Claims 1 to 6 , wherein a first DC voltage network (1) is selected, which is coupled via a bidirectional DC-DC converter (17) to a second DC voltage network (2) with a lower nominal voltage, the DC-DC converter (17) serving as the feed point (1a ) is selected for the first DC voltage network (1) and fed with an energy source (21) connected to the second DC voltage network (2). Verfahren (100) nach Anspruch 7, wobei vor der Beaufschlagung (110) des ersten Gleichspannungsnetzes (1) mit dem Strom I, mit der Spannung U, und/oder mit dem Leistungsfluss P, geprüft wird (105), ob der Energievorrat in der an das zweite Gleichspannungsnetz (2) angeschlossenen Energiequelle (21) für die vollständige Durchführung des Verfahrens (100) ausreicht.Method (100) according to Claim 7 , Before applying (110) the first DC voltage network (1) with the current I, the voltage U, and / or with the power flow P, it is checked (105) whether the energy supply in the second DC network (2) connected energy source (21) is sufficient for the complete implementation of the method (100). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die maximale Spannung, mit der das erste Gleichspannungsnetz (1) beaufschlagt wird, zwischen 50 % und 100 %, bevorzugt zwischen 50 % und 75 %, der Nennspannung des ersten Gleichspannungsnetzes (1) liegt.Method (100) according to one of the Claims 7 to 8th , The maximum voltage with which the first DC voltage network (1) is applied is between 50% and 100%, preferably between 50% and 75%, of the nominal voltage of the first DC voltage network (1). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Bordnetz eines Fahrzeugs (50), das einen Spannungswandler (11) für die Wandlung zwischen Gleichspannung und ein- oder mehrphasiger Wechselspannung für die Speisung eines das Fahrzeug (50) antreibenden Elektromotors (51) beinhaltet, als erstes Gleichspannungsnetz (1) gewählt wird.Method (100) according to one of the Claims 1 to 9 , An electrical system of a vehicle (50) having a voltage converter (11) for the conversion between DC voltage and single or multi-phase AC voltage for the supply of the Includes vehicle (50) driving electric motor (51), is selected as the first DC voltage network (1). Computerprogramm, enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einem Steuergerät, ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, dazu veranlassen, ein Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.Computer program containing machine-readable instructions which, when executed on a computer and / or on a control device, cause the computer and / or the control device to carry out a method (100) according to one of the Claims 1 to 10th to execute.
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