DE102019212900A1

DE102019212900A1 - Detection of defects in rectifier voltage regulator modules

Info

Publication number: DE102019212900A1
Application number: DE102019212900.5A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fischer; Jonathan Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-03-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Defekten in einer Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung (20), welche den Strom eines damit verbundenen Generators (10) gleichrichtet, wobei die Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung einen Brückengleichrichter mit einer oberen Halbbrücke (22) und einer unteren Halbbrücke (23) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Erhalten eines ersten Signals, das auf erfassten elektrischen Signalen des Generators beruht; Auswerten von periodisch auftretenden Merkmalen des ersten Signals; und Bestimmen, ob ein Bauteildefekt in der Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung (20) vorliegt, auf Grundlage der Auswertung der periodisch auftretenden Merkmale.

The invention relates to a method for detecting defects in a rectifier-voltage regulator circuit (20) which rectifies the current of a generator (10) connected to it, the rectifier-voltage regulator circuit having a bridge rectifier with an upper half-bridge (22) and a The lower half bridge (23), the method comprising: obtaining a first signal based on sensed electrical signals from the generator; Evaluating periodically occurring features of the first signal; and determining whether there is a component defect in the rectifier voltage regulator circuit (20) based on the evaluation of the periodically occurring features.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Defekten in Gleichrichter-Spannungsregler-Modulen sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for detecting defects in rectifier / voltage regulator modules and to a computing unit and a computer program for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Für den Betrieb eines modernen Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug ist es erforderlich, dass dem Motorsteuergerät Informationen über die momentane Motordrehzahl zur Verfügung stehen. Dies kann oft über ein auf der Kurbelwelle montiertes Geberrad erfolgen, dessen Drehgeschwindigkeit zum Beispiel über einen induktiv wirkenden Sensor oder Hall-Geber erfasst wird. Dieser registriert vorbeistreichende metallische Markierungen („Zähne“) und bestimmt über die Zeitdifferenz zwischen zwei Markierungen die Rotationsgeschwindigkeit.For the operation of a modern internal combustion engine in a motor vehicle, it is necessary for the engine control unit to have information about the current engine speed available. This can often take place via a sensor wheel mounted on the crankshaft, the speed of which is recorded, for example, by an inductive sensor or Hall sensor. This registers metallic markings ("teeth") passing by and determines the speed of rotation via the time difference between two markings.

Für die Durchführung kurbelwinkelsynchroner Funktionen wird darüber hinaus die absolute Position der Kurbelwelle erfasst, um beispielsweise die Zeitpunkte für die Einspritzung und Zündung korrekt zu bestimmen. Dies wird üblicherweise über eine Zahnlücke auf dem Geberrad erreicht, welche durch den Drehzahlsensor erkannt und somit einem definierten Kurbelwinkel zugeordnet werden kann.In order to carry out functions that are synchronous with the crank angle, the absolute position of the crankshaft is also recorded in order, for example, to correctly determine the times for injection and ignition. This is usually achieved via a tooth gap on the encoder wheel, which can be recognized by the speed sensor and thus assigned to a defined crank angle.

Wie beispielsweise in der Patentanmeldung DE 10 2014 206 173 A1 beschrieben, kann die Drehzahlinformation auch aus den elektrischen Ausgangsgrößen eines Generators (z.B. Strangspannungen), der durch die rotierende Kurbelwelle mit angetrieben wird, gewonnen werden.As for example in the patent application DE 10 2014 206 173 A1 As described above, the speed information can also be obtained from the electrical output variables of a generator (eg string voltages) that is also driven by the rotating crankshaft.

Eine wichtige Kenngröße hierbei ist der sogenannte Polradwinkel. Dieser beschreibt den Winkelversatz zwischen den Ausgangsspannungen des Generators und der tatsächlichen geometrischen Position des Rotors. Dieser kann wie beispielsweise in der Patentanmeldung DE 10 2017 222 842 A1 beschrieben ermittelt werden, um aus den Strangspannungen auf die Position des Rotors und damit der Kurbelwelle schließen zu können. Dazu können Schätzverfahren verwendet werden, welche jedoch eine symmetrische Belastung des Generators voraussetzen. Das bedeutet, dass sowohl die positiven und negativen Halbwellen einer Phase als auch die verschiedenen Phasen zueinander das gleiche Verhalten aufweisen müssen, also gleichermaßen durch die nachfolgenden elektrischen Schaltungen belastet werden. Im Fall eines defekten Gleichrichters bzw. Spannungsreglers für den Generator, bei dem einzelne Gleichrichterbauteile (z.B. Dioden oder Transistoren) dauerhaft leiten (Kurzschluss) oder gar nicht mehr leiten (offene Leitung), liegt keine symmetrische Belastung des Generators mehr vor. Außerdem kann ein solcher Defekt dazu führen, dass keine ausreichende Energieabgabe in das Bordnetz mehr gewährleistet werden kann.An important parameter here is the so-called pole wheel angle. This describes the angular offset between the output voltages of the generator and the actual geometric position of the rotor. This can, for example, in the patent application DE 10 2017 222 842 A1 described in order to be able to deduce the position of the rotor and thus of the crankshaft from the phase voltages. Estimation methods can be used for this, which, however, require a symmetrical load on the generator. This means that both the positive and negative half-waves of a phase as well as the different phases must have the same behavior with respect to one another, i.e. are equally loaded by the subsequent electrical circuits. In the case of a defective rectifier or voltage regulator for the generator, in which individual rectifier components (e.g. diodes or transistors) conduct continuously (short circuit) or no longer conduct (open line), there is no longer a symmetrical load on the generator. In addition, such a defect can mean that it is no longer possible to ensure that sufficient energy is released into the vehicle electrical system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Erkennen von Defekten in einer Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung, welche den Strom eines damit verbundenen Generators gleichrichtet, wobei die Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung einen Brückengleichrichter mit einer oberen Halbbrücke und einer unteren Halbbrücke umfasst, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for detecting defects in a rectifier voltage regulator circuit which rectifies the current of a generator connected to it, the rectifier voltage regulator circuit comprising a bridge rectifier with an upper half bridge and a lower half bridge, as well as a computing unit and a computer program proposed for its implementation with the features of the independent claims. Advantageous refinements are the subject matter of the subclaims and the description below.

Dabei umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen solcher Defekte das Erhalten eines ersten Signals, das auf erfassten elektrischen Signalen des Generators beruht; das Auswerten von periodisch auftretenden Merkmalen des ersten Signals; und das Bestimmen, ob ein Bauteildefekt in der Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung vorliegt, auf Grundlage der Auswertung der periodisch auftretenden Merkmale. Auf diese Weise können vereinfachte Signale ausgewertet werden, die beispielsweise auf Spannungs- und Stromverläufen eines Generators beruhen, aber mit deutlich weniger Messpunkten und damit verringerter Datenmenge bzw. Datenrate auskommen, so dass auch langsame Analog-Digital-Wandler und Steuereinheiten mit geringer Rechenleistung zum Einsatz kommen können.A method according to the invention for recognizing such defects comprises receiving a first signal which is based on detected electrical signals from the generator; the evaluation of periodically occurring features of the first signal; and determining whether there is a component defect in the rectifier voltage regulator circuit based on the evaluation of the periodically occurring features. In this way, simplified signals can be evaluated that are based, for example, on the voltage and current curves of a generator, but manage with significantly fewer measuring points and thus a reduced data volume or data rate, so that slow analog-to-digital converters and control units with low computing power are also used can come.

Eine eingesetzte Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung kann beispielsweise als Gleichrichterbauteil in der oberen Halbbrücke der Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung mindestens eine Diode und/oder einen Halbleiterschalter, beispielsweise MOSFET oder IGBT, aufweisen, und/oder in der unteren Halbbrücke mindestens einen Halbleiterschalter.A rectifier / voltage regulator circuit used can, for example, have at least one diode and / or a semiconductor switch, for example MOSFET or IGBT, as a rectifier component in the upper half bridge of the rectifier voltage regulator circuit, and / or at least one semiconductor switch in the lower half bridge.

Dabei kann dieses erste Signal aus den Nulldurchgängen mindestens einer Phasenspannung des Generators gewonnen werden. Die Auswertung eines aus den Nulldurchgängen gewonnenen vereinfachten Signals ist deutlich einfacher möglich als eine vollständige Auswertung von z.B. analogen Messungen der Phasenspannungen.This first signal can be obtained from the zero crossings of at least one phase voltage of the generator. The evaluation of a simplified signal obtained from the zero crossings is much easier than a complete evaluation of e.g. analog measurements of the phase voltages.

Zur Fehlererkennung kann dann unter anderem eine Frequenz des periodisch auftretenden Merkmals mit mindestens einer vorgegebenen Referenzfrequenz verglichen werden, welche sich aus einer Konfiguration des Generators ergibt, und falls die Frequenz im Bereich der vorgegebenen Frequenz liegt, kann bestimmt werden, dass ein Bauteildefekt vorliegt. Damit werden Signalschwankungen anderer Ursachen ignoriert, da ein Fehler in der Gleichrichterschaltung immer mit einer entsprechenden Regelmäßigkeit auftreten wird, die sich aus dem Aufbau (z.B. Anzahl der Polpaare) des Generators ergibt.For error detection, a frequency of the periodically occurring feature can then be compared with at least one predefined reference frequency, which results from a configuration of the generator, and if the frequency is in the range of the predefined frequency, it can be determined that a component is defective is present. Signal fluctuations from other causes are thus ignored, since a fault in the rectifier circuit will always occur with a corresponding regularity, which results from the structure (eg number of pole pairs) of the generator.

Alternativ oder zusätzlich kann das Erkennen eines Defekts ein Vergleichen von Zeitabständen zwischen aufeinanderfolgenden periodisch auftretenden Merkmalen des ersten Signals umfassen, und ein Festlegen, auf Grundlage des Vergleichs, ob ein Bauteildefekt in der oberen Halbbrücke oder der unteren Halbbrücke der Gleichrichter-Regler-Schaltung vorliegt. Aus asymmetrischen Abständen zwischen steigenden und fallenden Flanken kann so auf einfache Weise nicht nur ein Defekt an sich, sondern auch sein Ort in der Schaltung bestimmt werden. Alternatively or additionally, the detection of a defect can include a comparison of time intervals between successive periodically occurring features of the first signal, and a determination based on the comparison whether a component defect is present in the upper half-bridge or the lower half-bridge of the rectifier-regulator circuit. In this way, not only a defect itself, but also its location in the circuit can be determined in a simple manner from asymmetrical distances between rising and falling edges.

Ansonsten kann der Vergleich der Zeitabstände, also das Vorliegen von nichtsymmetrischen Flankenabständen, optional auch nur zur reinen Defekterkennung genutzt werden, da bei einem intakten Gleichrichter symmetrische Abstände vorliegen sollten.Otherwise, the comparison of the time intervals, that is to say the presence of non-symmetrical edge intervals, can optionally also only be used for pure defect detection, since symmetrical intervals should be present with an intact rectifier.

Dabei kann das erste Signal ein Rechtecksignal sein, wobei die periodisch auftretenden Merkmale des Signals steigende und fallende Signalflanken des Rechtecksignals umfassen. Ein solches Rechtecksignal kann aus den Nulldurchgängen eines Spannungssignals des Generators gebildet sein und digital z.B. in einem Steuergerät vorliegen.The first signal can be a square-wave signal, the periodically occurring features of the signal including rising and falling signal edges of the square-wave signal. Such a square-wave signal can be formed from the zero crossings of a voltage signal from the generator and can be present digitally, e.g. in a control unit.

Bevorzugt kann das erste Signal ein aus den elektrischen Signalen gewonnenes Drehzahlsignal sein, wobei die periodisch auftretenden Merkmale des Signals Anstiege und/oder Maximalwerte und Minimalwerte des Drehzahlsignals umfassen. Dabei kann das Drehzahlsignal bereits im Steuergerät vorhanden sein und auch für andere Zwecke bei der Motorsteuerung eingesetzt werden, wobei ein solches Drehzahlsignal eine anders bestimmte Motordrehzahlbestimmung ergänzen oder ersetzen kann. Wenn also das Drehzahlsignal bereits digital vorliegt, können erfindungsgemäße Auswertungen besonders einfach und kostensparend ohne weitere Hardware vorgenommen werden, um Defekte in der Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung zu erkennen.The first signal can preferably be a speed signal obtained from the electrical signals, the periodically occurring features of the signal including increases and / or maximum values and minimum values of the speed signal. The speed signal can already be present in the control unit and can also be used for other purposes in the engine control, wherein such a speed signal can supplement or replace a differently determined engine speed determination. If the speed signal is already available digitally, evaluations according to the invention can be carried out in a particularly simple and cost-saving manner without additional hardware in order to identify defects in the rectifier-voltage regulator circuit.

Optional kann zusätzlich mindestens ein zweites elektrisches Signal zusammen mit dem ersten elektrischen Signal ausgewertet werden, um zu erkennen, ob der erkannte Defekt ein dauerhaft leitendes Gleichrichter- bzw. Schaltungsbauteil oder ein dauerhaft nicht leitendes Schaltungsbauteil umfasst. Ein solches zweites Signal kann beispielsweise eine Batteriespannung einer Batterie sein, welche durch den Generator geladen wird (z.B. die Fahrzeugbatterie, die über den Generator durch die Brennkraftmaschine aufgeladen wird), wobei dann bestimmt werden kann, ob eine Batteriespannung zwischen zwei periodisch auftretenden Merkmalen (z.B. zwischen zwei Signalflanken) ansteigt.Optionally, at least one second electrical signal can also be evaluated together with the first electrical signal in order to identify whether the detected defect comprises a permanently conductive rectifier or circuit component or a permanently non-conductive circuit component. Such a second signal can, for example, be a battery voltage of a battery that is charged by the generator (e.g. the vehicle battery that is charged via the generator by the internal combustion engine), it then being possible to determine whether a battery voltage is between two periodically occurring features (e.g. between two signal edges) increases.

Um nach Erkennen eines Fehlers weitere Maßnahmen ergreifen zu können oder zumindest entsprechend eine Information für weitere Diagnose ausgeben zu können, kann mindestens ein Parameter abgespeichert werden, welcher einen erkannten Defekt und/oder ein fehlerfreies Bauteil anzeigt. Dazu könnte beispielsweise ein solcher Parameter nach jeder Auswertung des Signals wie beschrieben aktualisiert werden und nach einer Reparatur oder nach Austausch zurückgesetzt werden.In order to be able to take further measures after detection of an error or at least to be able to output information for further diagnosis, at least one parameter can be stored which indicates a detected defect and / or a fault-free component. For this purpose, for example, such a parameter could be updated as described after each evaluation of the signal and reset after a repair or replacement.

Ebenso können unmittelbar nach dem Erkennen eines Bauteileffekts im Gleichrichter und/oder auf Grundlage eines so abgespeicherten Parameters weitere Maßnahmen ergriffen werden, wie etwa Ausgeben eines Warnsignals, und/oder Verändern der Ansteuersignale für die Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung, und/oder Verändern der Ansteuersignale für eine mit dem Generator verbundene Brennkraftmaschine. Damit können zusätzliche Beschädigungen an weiteren Teilen wie z.B. der Fahrzeugbatterie oder fehlerhafter Motorbetrieb verhindert werden.Immediately after the detection of a component effect in the rectifier and / or on the basis of a parameter stored in this way, further measures can be taken, such as outputting a warning signal and / or changing the control signals for the rectifier-voltage regulator circuit and / or changing the control signals for an internal combustion engine connected to the generator. This can prevent additional damage to other parts such as the vehicle battery or incorrect engine operation.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, for example a control unit of a motor vehicle, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for performing all method steps is advantageous, since this causes particularly low costs, especially if an executing control device is used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. A program can also be downloaded via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.

FigurenlisteFigure list

1a shows an exemplary rectifier circuit for a single-phase generator;
1b shows exemplary electrical signal curves for the circuit from 1a ;
1c shows an example of one of the signals in 1b obtained speed signal;
2a shows a rectifier circuit with a permanently conductive rectifier component in the upper half bridge;
2 B shows exemplary electrical signal curves for the circuit from 2a ;
3a shows a rectifier circuit with a permanently short-circuited rectifier component in the lower half bridge;
3b shows exemplary electrical signal curves for the circuit from 3a ,
4a shows a rectifier with a permanently non-conductive rectifier component in the lower half bridge;
4b shows exemplary signal curves for the circuit 4a ;
5a shows a rectifier with a permanently non-conductive rectifier component in the upper half bridge;
5b shows exemplary electrical signal curves for the circuit from 5a ;
5c shows an example of one of the voltage signals in 5b speed signal obtained, and
5d shows the speed curve over time resulting from the signal in 5c results.

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

In 1a ist eine kombinierte Gleichrichter-Spannungsregler-Schaltung 20 für einen einphasigen Generator 10 als Beispiel gezeigt. Dabei ist ein Brückengleichrichter mit einem Spannungsregler kombiniert, wobei als Gleichrichterbauteile in der oberen Halbbrücke 22 jeweils eine Diode 24, 25 in jedem Zweig und in der unteren Halbbrücke 23 jeweils ein Transistor 27, 29, z.B. ein Feldeffekttransistor bzw. MOSFET, mit einer parallelen Diode 26, 28 geschaltet ist. Neben den gezeigten Halbleiterelementen können auch ohne Einschränkung des vorgestellten Verfahrens andere Gleichrichter-Realisierungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Kombination aus Dioden und antiparallelen Thyristoren für den Kurzschluss statt der Transistoren in der unteren Halbbrücke vorliegen, oder ebenfalls Transistoren statt Dioden in der oberen Halbbrücke.In 1a is a combined rectifier-voltage regulator circuit 20th for a single-phase generator 10 shown as an example. A bridge rectifier is combined with a voltage regulator, with rectifier components in the upper half-bridge 22nd one diode each 24 , 25th in each branch and in the lower half-bridge 23 one transistor each 27 , 29 , for example a field effect transistor or MOSFET, with a parallel diode 26th , 28 is switched. In addition to the semiconductor elements shown, other rectifier implementations can also be used without restricting the method presented. For example, there can be a combination of diodes and anti-parallel thyristors for the short circuit instead of the transistors in the lower half bridge, or also transistors instead of diodes in the upper half bridge.

Die Schaltung 20 sorgt gemeinsam mit der Steuereinheit 30 dafür, dass der vom Generator 10 erzeugte Strom gleichgerichtet und die Spannung entsprechend geregelt wird, um beispielsweise die Ladespannung für eine angeschlossene Batterie 40 konstant zu halten. Dazu kann in einer Verwendung in einem Fahrzeug beispielsweise eine 12-V-Bleisäurebatterie vorgesehen sein. Die Steuereinheit 30 kann eine eigene Steuereinheit oder auch eine für andere Zwecke vorgesehene Steuereinheit wie beispielsweise ein Motorsteuergerät sein.The circuit 20th takes care of together with the control unit 30th making sure the one from the generator 10 The generated current is rectified and the voltage is regulated accordingly, for example to increase the charging voltage for a connected battery 40 keep constant. For this purpose, a 12 V lead-acid battery can be provided for use in a vehicle, for example. The control unit 30th can be its own control unit or a control unit provided for other purposes, such as an engine control unit.

1b zeigt beispielhafte zeitliche Signalverläufe für verschiedene elektrische Signale einer Schaltung 20 wie in 1a. Solange kein Defekt vorliegt, bewirkt der Brückengleichrichter eine symmetrische Belastung der Halbwellen und der unterschiedlichen Phasen. In der Figur sind Spannungsverläufe des oberen, U1, und unteren Phasenanschlusses, U2, des Generators, der Spannungsverlauf U_B der Bleisäurebatterie, der Verlauf des Spulenstroms I_G des Generators, sowie der Verlauf des vom Generator gelieferten Ladestroms I_B gezeigt. Entsprechende Signalverläufe sind auch in den folgenden Beispielen zu sehen und dort jeweils in der gleichen Weise dargestellt. Wie zu sehen ist, sind die Signale für ein intaktes Bauteil im Wesentlichen symmetrisch und zeigen konstante Abstände der Spannungsflanken bei konstanter Drehzahl. 1b shows exemplary signal curves over time for various electrical signals of a circuit 20th as in 1a . As long as there is no defect, the bridge rectifier effects a symmetrical load on the half-waves and the different phases. The figure shows the voltage curves of the upper, U1 , and lower phase connection, U2 , the generator, the voltage curve U _B the lead-acid battery, the course of the coil current I _G of the generator, as well as the course of the charging current supplied by the generator I _B shown. Corresponding signal curves can also be seen in the following examples, where they are shown in the same way. As can be seen, the signals for an intact component are essentially symmetrical and show constant distances between the voltage edges at constant speed.

Damit lässt sich aus den Signalen (z.B. aus den Phasenspannungen), die in der zugehörigen Steuereinheit 30 wie einer Motorsteuereinheit detektierbar sind, ein Drehzahlsignal in Form eines Rechtecksignals r gewinnen, das in 1c gezeigt ist. Die Nulldurchgänge der Spannungssignale U₁ , U₂ bestimmen die Flanken des Rechtecksignals r.This means that from the signals (for example from the phase voltages) in the associated control unit 30th how an engine control unit can be detected, gain a speed signal in the form of a square-wave signal r, which in 1c is shown. The zero crossings of the voltage signals U ₁ , U ₂ determine the edges of the square wave signal r.

Im gezeigten Beispiel handelt es sich um einen einphasigen Generator. In diesem Fall verlaufen U₁ und U₂ invertiert zueinander. Daher genügt es, das Drehzahlsignal aus einem Phasenanschluss zu generieren bzw. alternativ aus dem differentiellen Signal der Phasenanschlüsse (doppelte Amplitude der Differenzspannung gegenüber einfacher Phase). Für einen mehrphasigen Generator wird für jede Phase ein Drehzahlsignal erzeugt, aus welchem Defekte in der an die Phase angeschlossenen Hardware ermittelt werden können.The example shown is a single-phase generator. In this case, expire U ₁ and U ₂ inverted to each other. It is therefore sufficient to generate the speed signal from a phase connection or, alternatively, from the differential signal of the phase connections (double the amplitude of the differential voltage compared to a single phase). For a multiphase generator, a speed signal is generated for each phase, from which defects in the hardware connected to the phase can be determined.

Durch die Messung der Zeitabstände und des bekannten Kurbelwellenwinkels zwischen den Signalflanken kann eine Drehzahl n dann wie folgt berechnet werden: $n = \frac{φ}{6 \cdot d t_{φ}}$

Dabei ist φ der Kurbelwellenwinkel zwischen zwei Signalflanken in Grad Kurbelwellenwinkel und dt_φ der zeitliche Abstand zwischen den Flanken in Sekunden. n ist die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute. Aus dem dargestellten zeitlich konstanten Abstand der Signalflanken (d.h. sowohl steigende als auch fallende Flanken gemeinsam) resultiert ein konstanter, glatter Drehzahlverlauf und eine korrekte Schätzung des Polradwinkels. Für weitere Details zu einer Möglichkeit für die Berechnung des Drehzahlverlaufs wird erneut auf die Anmeldung DE 10 2014 206 173 A1 verwiesen.By measuring the time intervals and the known crankshaft angle between the signal edges, a speed n can then be calculated as follows:

n = \frac{φ}{6th \cdot d t_{φ}}

Here, φ is the crankshaft angle between two signal edges in degrees crankshaft angle and dt _{φ is} the time interval between the edges in seconds. n is the speed of the crankshaft in revolutions per minute. A constant, smooth speed curve and a correct estimation of the pole wheel angle result from the time-constant spacing of the signal edges shown (that is, both rising and falling edges together). For further details on a possibility for calculating the speed curve, please contact us again DE 10 2014 206 173 A1 referenced.

Wenn nun stattdessen in dem Gleichrichter 20 ein Defekt vorliegt, verändern sich diese Signalverläufe. Als erstes Beispiel wird ein Gleichrichter wie in 2a gezeigt, bei dem eine der beiden oberen Dioden 24, 25 dauerhaft leitend ist. Bei einem solchen Defekt ergeben sich beispielsweise Signalverläufe wie in 2b gezeigt. Aufgrund des vorliegenden Kurzschlusses der Diode 24 ergeben sich im Gegensatz zum intakten Bauteil aus 1a bzw. 1b identische Verläufe der Spannungen der oberen Generatorklemme und der Batteriespannung, so dass letztere im Signalverlauf nicht dargestellt ist. Deutlich zu erkennen ist, dass die Verläufe des Stroms und der Spannung U₂ der unteren Generatorklemme unsymmetrisch sind. Gleichzeitig kann nur noch während der kürzeren Halbwelle ein Ladestrom für die Batterie 40 bereitgestellt werden.If now instead in the rectifier 20th If there is a defect, these signal curves change. As a first example, a rectifier as in 2a shown in which one of the two upper diodes 24 , 25th is permanently conductive. In the case of such a defect, for example, signal curves such as in FIG 2 B shown. Due to the short circuit of the diode 24 result in contrast to the intact component 1a or. 1b identical curves of the voltages of the upper generator terminal and the battery voltage, so that the latter is not shown in the signal curve. It can be clearly seen that the curves of the current and the voltage U ₂ the lower generator terminal are unbalanced. At the same time, a charging current for the battery can only be carried out during the shorter half-wave 40 to be provided.

3a zeigt ein weiteres Beispiel eines defekten Gleichrichters 20, wobei hier ein dauerhaft kurzgeschlossener MOSFET 27 bzw. eine dauerhaft kurzgeschlossene Diode 26 im unteren Teil 23 der Gleichrichter-Halbbrücke vorliegt. 3b zeigt die resultierenden Signalverläufe für das Bauteil aus 3a. Bei diesem Fehler werden die Spannung der Generatorklemme und des Minuspols der Batterie identisch. Bei der gewählten Darstellung der Signalverläufe entspricht diese Spannung 0V und ist daher hier nicht dargestellt. Wieder ist ein unsymmetrischer Verlauf des Stroms und der Spannungen sichtbar, und auch in diesem Fall kann wie schon im vorherigen Beispiel die Batterie nur während der kürzeren Halbwelle geladen werden, wie am Ladestromverlauf sichtbar ist. 3a shows another example of a defective rectifier 20th , with a permanently short-circuited MOSFET here 27 or a permanently short-circuited diode 26th in the lower part 23 the rectifier half-bridge is present. 3b shows the resulting signal curves for the component 3a . In the event of this error, the voltage of the generator terminal and the negative pole of the battery are identical. This voltage corresponds to the selected representation of the signal curves 0V and is therefore not shown here. Again, an asymmetrical course of the current and the voltages is visible, and in this case too, as in the previous example, the battery can only be charged during the shorter half-cycle, as can be seen from the course of the charging current.

Umgekehrt kann anstelle eines Kurzschlusses auch der Fall vorliegen, dass eine der Dioden oder Transistoren nicht mehr leitet. In diesem Fall entspricht der Fehler einer offenen Leitung an dieser Stelle der Schaltung. 4a zeigt ein Beispiel mit einem nicht geschlossenen Stromkreis in der unteren Halbbrücke 23. Hier ist der Gleichrichter mit einem dauerhaft nicht leitenden MOSFET 27 bzw. Diode 26 gezeigt und der entsprechende Signalverlauf wiederum in 4b dargestellt.Conversely, instead of a short circuit, it can also be the case that one of the diodes or transistors is no longer conducting. In this case, the fault corresponds to an open line at this point in the circuit. 4a shows an example with an open circuit in the lower half bridge 23 . Here is the rectifier with a permanently non-conductive MOSFET 27 or diode 26th and the corresponding signal curve is again in 4b shown.

Ein weiteres Beispiel mit einem nicht geschlossenen Stromkreis findet sich in 5a, welche ein Beispiel eines Gleichrichters 20 mit einer dauerhaft nicht leitenden Diode 24 in der oberen Halbbrücke 22 zeigt, wobei in 5b wieder die resultierenden Signalverläufe für diese Schaltung gezeigt sind. Für die beiden Fälle aus 4 und 5 gelten entsprechende Feststellungen. Da während einer Halbwelle kein geschlossener Stromkreis mehr vorliegt, fließt hier kein Strom; stattdessen schnellt die entsprechende Klemmenspannung U₁ des oberen Phasenanschlusses auf die Leerlaufspannung des Generators hoch (im Fall aus 4 während der negativen Halbwelle, im Fall aus 5 während der positiven Halbwelle). Ein Ladestrom I_B für die Batterie steht nur während der längeren Halbwelle zur Verfügung.Another example with an unclosed circuit can be found in 5a which is an example of a rectifier 20th with a permanently non-conductive diode 24 in the upper half bridge 22nd shows, where in 5b again the resulting waveforms for this circuit are shown. For the two cases out 4th and 5 corresponding findings apply. Since there is no longer a closed circuit during a half-wave, no current flows here; instead, the corresponding terminal voltage increases U ₁ of the upper phase connection to the open circuit voltage of the generator (in the case of 4th during the negative half-wave, in the case off 5 during the positive half-wave). A charging current I _B for the battery is only available during the longer half-wave.

In allen Fehlerfällen ergeben sich deutlich unterschiedliche Zeitdauern der Halbwellen, es ist also kein konstanter Zeitabstand mehr zwischen den einzelnen Flanken vorhanden. Dies hat seine Ursache im sich ändernden Polradwinkel, was wiederum durch den unsymmetrischen Verlauf des Generatorstroms bedingt ist. Daher ist es möglich, aus diesen Signalen und/oder aus den resultierenden Drehzahlsignalen auf Defekte in der Gleichrichter-Regler-Schaltung zu schließen.In all error cases, the half-waves have significantly different durations, so there is no longer a constant time interval between the individual edges. This is due to the changing rotor angle, which in turn is due to the asymmetrical course of the generator current. It is therefore possible to infer defects in the rectifier-regulator circuit from these signals and / or from the resulting speed signals.

Falls es vorgesehen ist, dass, wie bereits beschrieben, das Drehzahlsignal im Steuergerät 30 aus den Generatorsignalen gewonnen ist, steht dieses Signal bereits unmittelbar und üblicherweise in digitaler Form zur Verfügung und kann wie nachstehend beschrieben ohne weitere Hardware wie etwa Sensoren ausgewertet werden. Ebenso ist es aber auch denkbar, die Defektauswertung unabhängig davon vorzunehmen und dafür direkt die gezeigten elektrischen Generatorsignale heranzuziehen. Das Drehzahlsignal kommt mit vergleichsweise wenigen Messpunkten aus, da nur die digital auswertbaren Flanken relevant sind. Somit sind der Messaufwand, die Datenmenge und Datenrate dafür wesentlich niedriger ist als im Fall einer analogen Messung und Auswertung von Strom- oder Spannungsverläufen. Insgesamt kann daher eine solche Auswertung auch in Steuergeräten mit geringer Rechenleistung problemlos umgesetzt werden.If it is provided that, as already described, the speed signal in the control unit 30th is obtained from the generator signals, this signal is already available immediately and usually in digital form and, as described below, can be evaluated without additional hardware such as sensors. However, it is also conceivable to carry out the defect evaluation independently of this and to use the electrical generator signals shown for this purpose. The speed signal manages with comparatively few measuring points, since only the edges that can be digitally evaluated are relevant. Thus, the measurement effort, the amount of data and the data rate are significantly lower than in the case of an analog measurement and evaluation of current or voltage curves. Overall, such an evaluation can therefore also be implemented without problems in control units with low computing power.

5c zeigt noch einmal für den Fall einer dauerhaft nicht leitenden Diode 24 in der linken oberen Halbbrücke (5a) die Spannungsverläufe U₁ , U₂ der beiden Phasenanschlüsse des Generators 10 wie in 5b, sowie ein daraus gewonnenes Drehzahlsignal in Form eines Rechtecksignals r. Es werden für das Drehzahlsignal beispielsweise die Nulldurchgänge der Phasenspannungen, also sowohl die steigenden als auch die fallenden Signalflanken ausgewertet, um die unterschiedliche Länge der Halbwellen erfassen zu können. Anders als im Fall des intakten Gleichrichters in 1c variieren hier die Abstände zwischen den einzelnen Signalflanken deutlich. Man erkennt parallel zu den Spannungsverläufen einen relativ kürzeren Abstand zwischen einer steigenden und einer fallenden Flanke, und einen längeren Abstand zwischen einer fallenden und einer steigenden Signalflanke des Rechtecksignals r. 5c shows again for the case of a permanently non-conductive diode 24 in the upper left half bridge ( 5a) the voltage curves U ₁ , U ₂ of the two phase connections of the generator 10 as in 5b , and a rotational speed signal obtained therefrom in the form of a square-wave signal r. For example, the zero crossings of the phase voltages, i.e. both the rising and falling signal edges, are evaluated for the speed signal in order to be able to detect the different lengths of the half-waves. Unlike in the case of the intact rectifier in 1c vary here Clearances between the individual signal edges. One recognizes, parallel to the voltage curves, a relatively shorter distance between a rising and a falling edge, and a longer distance between a falling and a rising signal edge of the square-wave signal r.

Aus dem so erhaltenen Drehzahlsignal in Form eines Rechtecksignals r, das in 5d oben noch einmal einzeln gezeigt ist, erhält man schließlich aus den gemessenen Zeitabständen zwischen den Signalflanken und dem bekannten Kurbelwellenwinkel gemäß Gleichung (1) die in der 5d unten gezeigten Drehzahlwerte für die Drehzahl n im Verlauf. Es ergibt sich also durch diesen Fehler in der Gleichrichterschaltung ein stark gezackter Drehzahlverlauf, aus dem auf einen Defekt geschlossen werden kann, während der Drehzahlverlauf im intakten Bauteil im Wesentlichen konstant wäre.From the rotational speed signal obtained in this way in the form of a square-wave signal r, which is shown in 5d is shown individually again above, one finally obtains from the measured time intervals between the signal edges and the known crankshaft angle according to equation (1) the in FIG 5d The speed values shown below for the speed n in the course. This fault in the rectifier circuit therefore results in a strongly jagged speed curve from which a defect can be deduced, while the speed curve in the intact component would be essentially constant.

Zwar zeigt auch ein intakter Gleichrichter Schwankungen im Drehzahlverlauf, da der verbundene Verbrennungsmotor üblicherweise nicht mit konstanter Drehzahl innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung läuft. Allerdings sind diese Drehzahlschwankungen deutlich schwächer ausgeprägt als die Drehzahlfehler, die durch einen Defekt des Gleichrichters verursacht werden. Es ist daher zur Fehlererkennung beispielsweise möglich, einen Schwellwert bzw. Korridor für die Schwankungen in eine oder beide Richtungen vorzugeben, unterhalb dessen angenommen wird, dass es sich um eine normale Schwankung der Drehzahl und nicht einen Hardwaredefekt handelt.Even an intact rectifier shows fluctuations in the speed curve, since the connected internal combustion engine usually does not run at a constant speed within one crankshaft revolution. However, these speed fluctuations are much less pronounced than the speed errors caused by a defect in the rectifier. For error detection it is therefore possible, for example, to specify a threshold value or corridor for the fluctuations in one or both directions, below which it is assumed that there is a normal fluctuation in the speed and not a hardware defect.

Darüber hinaus wiederholt sich eine Drehzahlschwankung aufgrund von Fehlern im Gleichrichter mit der Anzahl der Polpaare eines Generators pro Kurbelwellenumdrehung. Liegt diese Anzahl beispielsweise bei sechs Polpaaren, liegt diese Fehlerfrequenz im Drehzahlsignal deutlich über der anderer Einflüsse und ist nur im Fehlerfall angeregt.In addition, a speed fluctuation due to errors in the rectifier repeats itself with the number of pole pairs of a generator per crankshaft revolution. If this number is, for example, six pairs of poles, this error frequency in the speed signal is significantly higher than that of other influences and is only excited in the event of an error.

Somit ist es also möglich, einen defekten Gleichrichter generell durch Überwachung des aus Generatorsignalen gewonnenen Drehzahlverlaufs zu erkennen. Falls hochfrequente Drehzahlschwankungen auftreten, die sich mit der Polpaarzahl innerhalb einer Umdrehung wiederholen, liegt ein entsprechender Defekt vor. Dazu kann also die Schwankungsgröße und/oder die Frequenz der Drehzahlschwankung überwacht werden und optional mit geeigneten Schwellwerten oder einer auf der Generatorkonfiguration beruhenden Referenzfrequenz verglichen werden, um zu erkennen, ob ein Defekt im Gleichrichter vorliegt.It is thus possible to generally identify a defective rectifier by monitoring the speed curve obtained from the generator signals. If high-frequency fluctuations in speed occur, which are repeated with the number of pole pairs within one revolution, there is a corresponding defect. For this purpose, the fluctuation magnitude and / or the frequency of the speed fluctuation can be monitored and optionally compared with suitable threshold values or a reference frequency based on the generator configuration in order to identify whether there is a defect in the rectifier.

Alternativ kann das Frequenzspektrum des Drehzahlsignals ausgewertet werden. Falls ein ausgeprägter Frequenzanteil auf der Wiederholungsrate der Signalflanken liegt, kann von einem Defekt ausgegangen werden. Optional kann dabei auch zusätzlich überprüft werden, ob dieser Frequenzanteil des Drehzahlsignals einer Referenzfrequenz, gebildet aus der Anzahl der Polpaare multipliziert mit der Kurbelwellenfrequenz, (näherungsweise) entspricht.Alternatively, the frequency spectrum of the speed signal can be evaluated. If there is a pronounced frequency component on the repetition rate of the signal edges, a defect can be assumed. Optionally, it can also be additionally checked whether this frequency component of the speed signal corresponds (approximately) to a reference frequency, formed from the number of pole pairs multiplied by the crankshaft frequency.

Neben der Feststellung, dass ein Defekt in der Gleichrichter-Regler-Schaltung vorliegt, kann auch zusätzlich die Art des Fehlers erkannt werden, da bekannt ist, welche Spannungsflanke in welcher Phase an einer entsprechenden Kurbelwellenposition vorliegt.In addition to determining that there is a defect in the rectifier-regulator circuit, the type of error can also be recognized, since it is known which voltage edge is present in which phase at a corresponding crankshaft position.

Falls beispielsweise ein Defekt in der oberen Halbbrücke 22 vorliegt, wie in den Beispielen aus 2 und 5, ist aus den zugehörigen Signalverläufen zu erkennen, dass jeweils der Abstand von der steigenden Flanke zur fallenden Flanke des resultierenden Rechtecksignals deutlich kürzer ist als der zeitliche Abstand von der fallenden zur steigenden Flanke. Aus einem so verlaufenden Rechtecksignal oder einem zugehörigen Drehzahlverlauf mit kürzeren Drehzahlanstiegen (siehe 5d) kann daher auf einen Defekt in der oberen Halbbrücke 22 geschlossen werden. Optional kann wie vorstehend beschrieben zunächst der Frequenzverlauf und/oder das Ausmaß der Schwankungen ausgewertet werden und anschließend oder im selben Schritt die Art des Defekts bestimmt werden.If, for example, there is a defect in the upper half bridge 22nd is present, as in the examples 2 and 5 , it can be seen from the associated signal curves that the distance from the rising edge to the falling edge of the resulting square-wave signal is significantly shorter than the time interval from the falling to the rising edge. From a square-wave signal running in this way or an associated speed curve with shorter speed increases (see 5d ) can therefore indicate a defect in the upper half bridge 22nd getting closed. Optionally, as described above, the frequency profile and / or the extent of the fluctuations can first be evaluated and then or in the same step the type of defect can be determined.

Entsprechendes gilt für einen Defekt in der unteren Halbbrücke 23; hier erhält man den umgekehrten zeitlichen Verlauf, also Nulldurchgänge bzw. ein Rechtecksignal, bei welchem der Abstand von der steigenden Flanke zur fallenden Flanke deutlich länger ist als der Abstand von der fallenden zur steigenden Flanke. Auf diese Weise kann also durch einen Vergleich der Zeitabstände der Flanken erkannt werden, in welchem Bereich des Gleichrichters, insbesondere in welcher Halbbrücke, der Bauteildefekt aufgetreten ist.The same applies to a defect in the lower half bridge 23 ; here one obtains the reverse time profile, that is to say zero crossings or a square-wave signal, in which the distance from the rising edge to the falling edge is significantly longer than the distance from the falling to the rising edge. In this way, by comparing the time intervals between the edges, it is possible to identify in which region of the rectifier, in particular in which half-bridge, the component defect has occurred.

Auch die Batteriespannung U_B liegt üblicherweise als Messwert in einer Steuereinheit 30 wie dem Motorsteuergerät vor. Falls damit kombiniert mit den Spannungssignalen oder dem Drehzahlsignal erkannt wird, dass während der kürzeren Halbwelle kein Ladestrom für die Batterie 40 vorhanden ist und entsprechend die Batteriespannung in dieser Halbwelle nicht erst ansteigt und dann wieder abfällt, sondern näherungsweise konstant bleibt, kann von einem dauerhaft nicht leitenden Defekt ausgegangen werden. Umgekehrt steigt die Batteriespannung U_B während der Halbwelle an, falls ein dauerhaft leitender Effekt vorliegt. Damit können aus einer kombinierten Auswertung von Drehzahlsignal bzw. Phasenspannung und der Batteriespannung weitere Eigenschaften des Bauteildefekts im Gleichrichter erkannt werden.Also the battery voltage U _B is usually in a control unit as a measured value 30th like the engine control unit. If combined with the voltage signals or the speed signal, it is recognized that there is no charging current for the battery during the shorter half-wave 40 is present and accordingly the battery voltage does not first rise and then fall again in this half-wave, but rather remains approximately constant, a permanently non-conductive defect can be assumed. Conversely, the battery voltage increases U _B during the half-wave if there is a permanent conductive effect. In this way, further properties of the component defect in the rectifier can be identified from a combined evaluation of the speed signal or phase voltage and the battery voltage.

Für die vorstehenden Fehlerauswertungen können optional alle Effekte und Signale außer Betracht gelassen werden, die keinen regelmäßigen Schwankungsverlauf mit passender Frequenz zeigen. Die verschiedenen Auswertungsoptionen wie Schwankungsstärke, Schwankungsfrequenz, zeitliche Abstände der Signalflanken, Kombination mit gemessener Batteriespannung etc. können einzeln angewendet werden oder in einer vorgegebenen Reihenfolge durchlaufen werden bzw. gemeinsam ausgewertet werden, um einen Bauteildefekt möglichst genau einzugrenzen.For the above error evaluations, all effects and signals can optionally be disregarded that do not show a regular fluctuation curve with a suitable frequency. The various evaluation options such as fluctuation strength, fluctuation frequency, time intervals between the signal edges, combination with measured battery voltage, etc. can be used individually or run through in a specified sequence or evaluated together in order to isolate a component defect as precisely as possible.

Sobald auf diese Art ein Fehler in einem Gleichrichter erkannt und identifiziert wurde, kann dies zur weiteren Regelung und Ansteuerung verwendet werden. Falls beispielsweise ein Bauteil bzw. Gleichrichterbauteil in der oberen Halbbrücke 22 einen Kurzschluss aufweist, sollte verhindert werden, dass der Spannungsregler 20 den Generator über die unteren MOSFETs 27, 29 kurzschließt, falls die Batterie 40 voll geladen ist. Ansonsten würde ein Kurzschluss der Batterie über die defekte Halbbrücke verursacht werden und damit die Batterie beschädigt werden. Alternativ kann eine Warnung an den Fahrer eines Fahrzeugs ausgegeben werden, und optional zusätzlich bei Erreichen einer kritischen Batteriespannung von z.B. mehr als 14,5 V die Drehzahl des Motors und damit auch die Energieabgabe des Generators gedrosselt oder bis zum Stillstand reduziert werden. Damit kann ein Defekt der Batterie verhindert werden.As soon as a fault in a rectifier has been recognized and identified in this way, it can be used for further regulation and control. If, for example, a component or rectifier component in the upper half bridge 22nd has a short circuit, the voltage regulator should be prevented from opening 20th the generator via the lower MOSFETs 27 , 29 shorts in case the battery 40 is fully charged. Otherwise the battery would short-circuit across the defective half-bridge and damage the battery. Alternatively, a warning can be issued to the driver of a vehicle and, optionally, when a critical battery voltage of, for example, more than 14.5 V is reached, the speed of the motor and thus also the energy output of the generator can be throttled or reduced to a standstill. This can prevent a defect in the battery.

Da bei einem Defekt des Gleichrichters die Polradwinkelbestimmung aus Generatorsignalen fehlerhaft ist, kann dann keine exakte Bestimmung der Kurbelwellenposition mehr gewährleistet werden. In Folge werden die Zeitpunkte für Einspritzung und Zündung verfälscht, was mindestens auf die Abgaswerte Einfluss nehmen kann. Auch zu diesem Zweck kann eine entsprechende Warnung ausgegeben werden oder gar ein weiterer Fahrzeugbetrieb verhindert werden.Since the determination of the rotor angle from the generator signals is incorrect if the rectifier is defective, an exact determination of the crankshaft position can no longer be guaranteed. As a result, the times for injection and ignition are falsified, which can at least have an influence on the exhaust gas values. A corresponding warning can also be issued for this purpose or even further vehicle operation can be prevented.

Um solche Ansteuerungen zu erreichen, können beispielsweise erkannte Fehler an geeigneter Stelle als Steuerparameter oder gesetzter Zustandsindikator für den Gleichrichter abgespeichert werden, sobald die Auswertung einen Fehler ergibt. Die Motorsteuereinheit kann dann auf diese Parameter bzw. Indikatoren zugreifen und die Ausführung bestimmter Ansteuersignale für den Gleichrichter-Regler verhindern oder verändern. Ebenso können nach erkannten Fehlern Warnsignale ausgegeben werden, etwa über Warnleuchten oder Displayanzeigen, und/oder Ausgabesignale für weitere Diagnostik über geeignete Schnittstellen bereitgestellt werden.In order to achieve such controls, for example, detected errors can be stored at a suitable point as control parameters or set status indicators for the rectifier as soon as the evaluation reveals an error. The motor control unit can then access these parameters or indicators and prevent or change the execution of certain control signals for the rectifier controller. Likewise, after errors have been recognized, warning signals can be output, for example via warning lights or displays, and / or output signals for further diagnostics can be provided via suitable interfaces.

Die jeweiligen Überprüfungen der verschiedenen Anteile und Parameter des Drehzahlsignals können kontinuierlich oder in bestimmten regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen vorgenommen werden, bevorzugt in dem Steuergerät, in dem auch das Drehzahlsignal bereits vorliegen kann. Zwar bietet sich es selbstverständlich an, das Drehzahlsignal wie beschrieben aus den Strom- und/oder Spannungssignalen zu gewinnen und zu verwenden; die vorgestellte Erfindung kann jedoch auch eingesetzt werden, wenn die Drehzahl anders ermittelt wird, solange die benötigten Signalflanken der Spannungen und/oder Ströme wie beschrieben erfassbar und auswertbar sind. Es ist optional auch möglich, die hier gezeigte Fehlererkennung in einer anderen Einheit durchzuführen als die Ermittlung der Drehzahl, wobei beispielsweise beide Einheiten die jeweiligen elektrischen Signale vom Generator erhalten und weiterverarbeiten können, oder eine Einheit die erfassten elektrischen Signale und/oder ein Drehzahlsignal oder einen Drehzahlverlauf weiter übermitteln kann.The respective checks of the various components and parameters of the speed signal can be carried out continuously or at specific regular or irregular time intervals, preferably in the control device in which the speed signal can also already be present. It is of course advisable to obtain and use the speed signal from the current and / or voltage signals as described; However, the presented invention can also be used if the speed is determined differently, as long as the required signal edges of the voltages and / or currents can be detected and evaluated as described. It is optionally also possible to carry out the error detection shown here in a different unit than the determination of the speed, whereby, for example, both units can receive and further process the respective electrical signals from the generator, or one unit can receive the detected electrical signals and / or a speed signal or one Can transmit speed curve further.

Das vorgestellte Verfahren kann auch auf mehrphasige Generatoren und zugehörige Gleichrichter übertragen werden. Ein Defekt einer Halbbrücke kann für jede Phase erkannt werden, wenn deren Signal-Nulldurchgänge bzw. das damit gebildete Drehzahlsignal in einer Steuereinheit vorliegen. Da jeder Defekt auch in diesem Fall eigene Merkmale für den Verlauf von Drehzahlsignal und Batteriespannung darstellt, können auch gleichzeitig auftretende Mehrfachdefekte identifiziert werden.The method presented can also be applied to multiphase generators and associated rectifiers. A defect in a half bridge can be recognized for each phase if its signal zero crossings or the speed signal formed therewith are present in a control unit. Since each defect represents its own characteristics for the course of the speed signal and battery voltage in this case too, multiple defects occurring at the same time can also be identified.

Außerdem können Bauteile der beispielhaft gezeigten Gleichrichter-Regler-Schaltungen auch ausgetauscht werden, insbesondere können anstelle von Dioden auch aktive Schaltelemente wie Transistoren genutzt werden. Beispielsweise könnten in allen Schaltungen die Dioden der oberen Halbbrücke ebenfalls durch Halbleiterschalter bzw. MOSFETs ersetzt werden, wobei dann während des Ladevorgangs die MOSFETs als aktive Dioden betrieben werden (Dioden-Verhalten mit reduzierter Verlustleistung), und im Regel-/Kurzschlussfall die oberen MOSFETs gesperrt und die unteren voll leitend geschaltet werden. Weitere Abwandlungen und Ergänzungen von Bauteilen können geeignet vorgenommen werden.In addition, components of the rectifier-regulator circuits shown by way of example can also be exchanged; in particular, active switching elements such as transistors can also be used instead of diodes. For example, the diodes of the upper half-bridge could also be replaced by semiconductor switches or MOSFETs in all circuits, with the MOSFETs then being operated as active diodes during the charging process (diode behavior with reduced power loss), and the upper MOSFETs being blocked in the event of a control / short circuit and the lower ones are switched fully conductive. Further modifications and additions to components can be made appropriately.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102014206173 A1 [0004, 0027]
DE 102017222842 A1 [0005]

Claims

Method for detecting defects in a rectifier-voltage regulator circuit (20) which rectifies the current of a generator (10) connected to it, the rectifier-voltage regulator circuit comprising a bridge rectifier with an upper half-bridge (22) and a lower half-bridge (23 ), the method comprising: Obtaining a first signal based on sensed electrical signals from the generator; Evaluating periodically occurring features of the first signal; and Determining whether there is a component defect in the rectifier-voltage regulator circuit (20) on the basis of the evaluation of the periodically occurring features.

Procedure according to Claim 1 , the first signal being obtained from the zero crossings of at least one phase _{voltage (U 1} , U ₂ ) of the generator (10).

Procedure according to Claim 1 or 2 , further comprising: comparing a frequency of the periodically occurring feature with at least one predetermined reference frequency, which results from a configuration of the generator, and if the frequency is in the range of the reference frequency, determining that there is a component defect.

A method according to any one of the preceding claims, further comprising: Comparing time intervals between successive periodically occurring features of the first signal, and Determine, on the basis of the comparison, whether there is a component defect in the upper half bridge (22) or the lower half bridge (23) of the rectifier-regulator circuit.

Method according to one of the preceding claims, wherein at least one diode (24, 25) is arranged in the upper half-bridge of the rectifier-voltage regulator circuit, and / or wherein at least one semiconductor switch (27, 29) is arranged in the upper and / or lower half-bridge. is arranged.

Method according to one of the preceding claims, wherein the first signal is a square-wave signal (r), and wherein the periodically occurring features of the signal include rising and falling signal edges of the square-wave signal.

Method according to one of the Claims 1 to 5 wherein the first signal is a speed signal (n) obtained from the electrical signals of the generator, and wherein the periodically occurring features of the signal include increases and / or maximum values and minimum values of the speed signal.

A method according to any one of the preceding claims, further comprising: Evaluation of at least one second electrical signal together with the first electrical signal in order to identify whether the identified defect comprises a permanently conductive rectifier component or a permanently non-conductive rectifier component.

Procedure according to Claim 8 , wherein the second electrical signal is a battery _{voltage (U B} ) of a battery (40) which is charged by the generator (10), and further comprising: determining whether a battery voltage rises and falls again between two periodically occurring features of the first signal or instead remains approximately constant.

A method according to any one of the preceding claims, further comprising: Saving at least one parameter which indicates a recognized defect and / or a fault-free component.

A method according to any one of the preceding claims, further comprising: if it has been determined that there is a component defect, outputting a warning signal and / or changing the control signals for the rectifier voltage regulator circuit, and / or changing the control signals for an internal combustion engine connected to the generator.

Computing unit (30) which is set up to carry out all method steps of a method according to one of the preceding claims.

Computer program that causes a processing unit to perform all process steps of a process according to one of the Claims 1 to 11 to be carried out when it is executed on the processing unit.

Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 13 .