DE102019217834A1

DE102019217834A1 - Verfahren zum Betreiben eines Inverters eines elektrischen Fahrzeugantriebs

Info

Publication number: DE102019217834A1
Application number: DE102019217834.0A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Sofaly; Wolfgang Vitzthum; Dirk Schöneshöfer; Dominik Füssel
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2021-05-20

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Inverters eines elektrischen Fahrzeugantriebs beschrieben, wobei ein sicherer Betriebszustands bei Auftreten eines Fehlersignals (F) eingestellt wird durch Einstellen eines aktiven Kurzschlusses (3PS). Der aktive Kurzschluss wird durch den Inverter eingestellt. Alternativ wird als sicherer Betriebszustand eingestellt durch Öffnen von Schaltern des Inverters (6SO). Eine Frequenz einer Wechselspannungskomponente eines Spannungssignals (Uc) einer elektrischen Maschine des Fahrzeugantriebs wird erfasst. Bei einer Frequenz, die unter einem Schwellenwert (n1, n2) liegt, werden die Schalter des Inverters geöffnet werden (6SO). Bei einer Frequenz, die nicht unter dem Schwellenwert (n1, n2) liegt, wird der aktive Kurzschluss (3PS) eingestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Inverters eines elektrischen Fahrzeugantriebs und insbesondere einen sicheren Betriebszustand nach Auftreten eines Fehlersignals, um bei einer permanenterregten elektrischen Maschine durch Steuern der Schalter des Inverters einen Überstrom bzw. eine Überspannung innerhalb des Fahrzeugantriebs zu vermeiden.
Es ist bekannt, Fahrzeuge elektrisch zu betreiben und eine permanenterregte elektrische Maschine zum Antrieb zu verwenden. Diese wird von einem Akkumulator gespeist, wobei ein Inverter die Gleichspannung des Akkumulators in einen Strom zum Ansteuern und zum Erzeugen eines Drehfelds in der elektrischen Maschine erzeugt. Bei einer permanenterregten Synchronmaschine wird von dem Inverter ein Drehstrom erzeugt, der zu einem Drehfeld in der elektrischen Maschine führt. Der permanenterregte Rotor folgt diesem Feld, wodurch sich die Rotation ergibt. Im umgekehrten Fall, wenn der Rotor angetrieben wird, wird dadurch eine Spannung in den Statorwicklungen erzeugt. Bei einer elektrischen Maschine, deren Statorwicklungen kurzgeschlossen sind, ergibt sich ein Drehmoment, das bei geringer Drehzahl hoch ist. Abhängig vom Maschinentyp und Auslegung kann dies zu einer unerwünscht starken Abbremsung führen.
Eine Aufgabe besteht darin, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich hohe Bremsmomente einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugantriebs während der Fehlerreaktion auf einfache Weise verhindern lassen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1. Weitere Merkmale, Ausführungsformen, Eigenschaften und Vorteile ergeben sich mit den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Es bestehen elektrische Maschinen, die ein hohes Drehmoment bei geringen Drehzahlen erzeugen, wenn die elektrische Maschine bei einem Fehlerfall aktiv kurzgeschlossen wird. Dieses Drehmoment wirkt sich negativ auf die Fahreigenschaften aus. Wenn im Fehlerfall statt eines aktiven Kurzschlusses (hier als 3PS bezeichnet), der von Schaltern des Inverters realisiert wird, die Schalter des Inverters geöffnet werden (hier als 6SO bezeichnet), dann besteht kein (wesentliches) Drehmoment, solange die von der elektrischen Maschine erzeugte Spannung zwischen zwei Halbbrückenanschlüssen des Inverters nicht über Gleichspannung U liegt und kein Rekuperationsstromfluss über die zu den Schaltern parallelen Dioden zustande kommt. Ein Rekuperationsstrom bewirkt ein unerwünschtes Drehmoment, reduziert aber auch die an den Halbbrückenanschlüssen anliegende Spannung. Abhängig davon, ob der in den Gleichspannungs-Zwischenkreis rekuperierte Strom an die Fahrzeugbatterie weitergegeben werden kann oder nicht (geschlossene oder offene Batterieschütze zwischen Akkumulator und Inverter), stellt sich ein dauerhaft anliegendes Bremsmoment, oder eine (mit der Drehzahl) steigende Gleichspannung U am Zwischenkreis ein. Das Bremsmoment ist unerwünscht. Die steigende Gleichspannung U am Zwischenkreis kann zur Schädigung der Inverterelektronik führen. Bei Topologien ohne parallele Dioden zu den Schaltern, können hohe Spannungen an den Schaltern auftreten, welche diese schädigen können. Die (Klemmen-)Spannung der elektrischen Maschine (d.h. das Spannungssignal) ist abhängig von der Drehzahl der elektrischen Maschine. Diese Spannung liegt auch an den Schaltern an, solange kein Strom in der Maschine fließt, welcher die im Stator der Maschine induzierte Spannung verringert („Feldschwächstrom“). Es ist vorgesehen, dass die beiden Maßnahmen (3PS oder 6SO) abhängig von der Drehzahl ausgewählt werden, die sich in einer Frequenz einer Wechselstromkomponenten der elektrischen Maschine widerspiegelt. Somit wird vorgeschlagen, die Höhe der Frequenz als Maß für die Entscheidung zu nehmen, welche der beiden Maßnahmen ausgeführt wird. Abhängig von der Frequenz wird ein aktiver Kurzschluss (3PS, auch als AKS, aktiver Kurzschluss bezeichnet) durchgeführt (durch den Inverter) oder es werden die Schalter des Inverters geöffnet (6SO). Dadurch ist ein Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehzahl im Fehlerfall nicht notwendig.
Es wird somit vorgeschlagen, abhängig von der Drehzahl der elektrischen Maschine einen aktiven Kurzschluss durch den Inverter herzustellen, oder die Schalter des Inverters zu öffnen. Da die Geschwindigkeit Aufschluss über die Leistung bzw. die Höhe der induzierten Spannung der elektrischen Maschine gibt und insbesondere über das Drehmoment, das bei einem aktiven Kurzschluss entstehen würde, kann so eine geeignete Maßnahme getroffen werden, ohne dass zu hohe Drehmomente im Fehlerfall auftreten. Es wird vorgeschlagen, bei Auftreten eines Fehlersignals einen aktiven Kurzschluss im Inverter einzustellen oder alle Schalter des Inverters zu öffnen, abhängig davon, ob eine Frequenz des Spannungssignals der elektrischen Maschine über oder unter einem Schwellenwert liegt. Es wird davon ausgegangen, dass die Frequenz die Drehzahl wiedergibt, sodass die Frequenz ein Maß für die Leistung ist, die von der elektrischen Maschine erzeugt wird.
Ferner kann berücksichtigt werden, dass bei offenen Schaltern Treiber der Schalter mangels Stromfluss an den Schaltern eine definierte Spannung (bei geringem Stromfluss) an den offenen Schaltern einstellen. Diese von den Treibern an den Schaltern angelegte Spannung (Treiberspannung) überlagert die Spannung durch die elektrische Maschine erzeugte Spannung. Diese Überlagerung führt bei Drehzahlen unterhalb eines Grenzwerts dazu, dass in dem Spannungssignal die Treiberspannung (erzeugt von einer Stromquelle der Treiber) die Wechselspannungskomponente ausgleicht und so die Wechselspannungskomponente nicht ausreichend erkennbar ist, um die Frequenz zu ermitteln. Jedoch bedeutet eine zu geringe Wechselspannungskomponente oder eine zu geringe Spannungssignalhöhe, dass sich die Drehzahl unter einer Grenze befinden muss und somit, dass offene Schalter nicht zu einer Spannung führen, die für die Schalter des Inverters schädlich wäre, bzw. kann sich bei offenen Schaltern (6S0) kein drehmomenterzeugender Rekuperationsstrom über den Dioden ausbilden, die parallel zu den Schaltern liegen. Bei der Verwendung von Halbleiterschaltern als Schalter sind die Dioden die Inversdioden, die parallel zu den Übergängen der Halbleiterschalter liegen, deren Schaltzustand bei der Ansteuerung der Halbleiterschalter verändert wird.
Daher kann vorgesehen sein, dass als eine Voraussetzung für die Maßnahme „offene Schalter“ die Wechselspannungskomponente unter einem Schwellenwert liegt, die Höhe des Spannungssignals unter einer Grenze liegt, die Höhe der Gleichspannung am Inverter unter einer Grenze liegt, und/oder die Frequenz (falls erfassbar) unter einem Schwellenwert liegt. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Schalter geöffnet bleiben, sofern die Frequenz nicht erfassbar ist, die Wechselspannungskomponente eine Amplitude aufweist, die unter einem Schwellenwert liegt, die Höhe des Spannungssignals unter einer Grenze liegt, und/oder die Frequenz (falls erfassbar) unter einem Schwellenwert liegt oder zumindest nicht darüber.
Für die Maßnahme „aktiver Kurzschluss“ kann als eine Voraussetzung vorgesehen sein, dass die (Amplitude der) Wechselspannungskomponente, die Höhe des Spannungssignals, die Höhe der Gleichspannung am Inverter oder die Frequenz nicht unter einem Schwellenwert liegt, da dies bedeuten würde, dass die Drehzahl gering ist und somit (aufgrund der Drehmomentkennlinie der elektrischen Maschine) das Drehmoment zu groß wäre. Ein aktiver Kurzschluss wird daher vorzugsweise eingestellt, wenn die (Amplitude der) Wechselspannungskomponente, die Höhe des Spannungssignals, die Höhe der Gleichspannung am Inverter oder die Frequenz über einer Grenze bzw. über einem Schwellenwert liegt oder zumindest nicht darunter. Als Gleichspannung am Inverter wird die Spannung bezeichnet, die an der Gleichspannungsseite des Inverters anliegt, und die sich durch Gleichrichten der Spannung ergibt, die an der Wechselspannungsseite des Inverters (von der elektrischen Maschine) erzeugt wird. Wenn diese Gleichspannung verwendet wird, ist der Inverter getrennt von einer Spannungsquelle des Fahrzeugbordnetzes (etwa einem Akkumulator) oder getrennt von dem Fahrzeugbordnetz vorgesehen.
Der sichere Betriebszustand, in dem der aktive Kurzschluss eingestellt wird oder die Schalter geöffnet werden, wird eingestellt, wenn ein Fehlersignal auftritt. Bei Auftreten eines Fehlersignals kann aus Sicherheitsgründen nicht auf den gleichen Drehzahlsensor zurückgegriffen werden, der auch im normalen Betrieb verwendet wird. Es ist daher vorgesehen, mindestens einen Betriebsparameter, insbesondere Frequenz innerhalb des von der elektrischen Maschine erzeugten Spannungssignals, zu verwenden, um so unabhängig von dem Sensor ein Maß für die Drehzahl der elektrischen Maschine und somit ein Kriterium zur Entscheidung über die zu treffende Maßnahme (3PS oder 6SO) zu erhalten. Dadurch ist eine redundante Auswertung eines Sensors und auch ein redundanter Drehgeber nicht notwendig.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Inverters eines elektrischen Fahrzeugantriebs vorgeschlagen. Der Fahrzeugantrieb ist hierbei ein Traktionsantrieb und dient somit zum Antrieb des gesamten Fahrzeugs. Das Verfahren sieht vor, dass ein sicherer Betriebszustand eingestellt wird, wenn ein Fehlersignal auftritt. Das Fehlersignal kann einen Fehler in der Steuerung des Antriebs darstellen oder einen Fehler einer Steuereinheit, die der Steuerung des Antriebs übergeordnet ist. Insbesondere kann das Fehlersignal einen Fehler einer primären Steuereinheit darstellen, die den Treibern des Inverters übergeordnet ist, Das Fehlersignal kann einen fehlerhaften Drehgeber oder eine fehlerhafte Drehgebersignalauswertung wiedergeben. Das Fehlersignal kann einen Fehler in einem Prozessor bzw. einem Programmablauf des Prozessors wiedergeben, der die Treiber direkt ansteuert oder der indirekt innerhalb einer übergeordneten Steuereinheit verwendet wird bzw. abläuft. Das Fehlersignal kann somit wiedergeben, dass eine Steuerelektronik ausgefallen ist oder dass ein anderer Fehler innerhalb des Fahrzeugantriebs vorliegt, etwa ein Ausfall einer Spannungsversorgung eines Treibers oder der Ausfall zumindest eines Schalters innerhalb des Inverters. Die erwähnten Treiber sind Treiber von Schaltern des Inverters.
Der sichere Betriebszustand wird vorgesehen, indem entweder ein aktiver Kurzschluss eingestellt wird, oder die Schalter des Inverters geöffnet werden. Der aktive Kurzschluss wird hierbei von den Schaltern des Inverters und somit von dem Inverter hergestellt. Der Inverter kann eine Brückenschaltung umfassen, insbesondere eine mehrphasige Brückenschaltung. Die Anzahl der Phasen der Brückenschaltung entspricht vorzugsweise der Anzahl der Phasen der elektrischen Maschine. Beispielsweise kann die Brückenschaltung als B6C-Brücke oder als B12C-Brücke vorgesehen sein, wobei die Zahl innerhalb der Bezeichnung dem Doppelten der Phasenzahl entspricht und somit der Anzahl der Schalter entspricht. Jede Phase der Brückenschaltung bzw. des Inverters weist eine Halbbrücke auf, die vorzugsweise als Reihenschaltung von zwei Schaltern dargestellt ist. Der Verbindungspunkt zwischen den Schaltern entspricht dem Phasenanschluss für die betreffende Phase der elektrischen Maschine.
Die Schalter des Inverters sind vorzugsweise Halbleiterschalter, insbesondere IGBTs oder andere Transistoren wie MOSFETs. Diese werden zur Realisierung eines aktiven Kurzschlusses verwendet (d.h. dem Schließen aller Low-Side-Schalter und Öffnen aller High-Side-Schalter oder dem Öffnen aller Low-Side-Schalter und Schließen aller High-Side-Schalter), der bei Drehzahlen bzw. Frequenzen unter einem Schwellenwert zu einem unangenehm hohen Bremsmoment führen kann. Die Drehzahl bzw. Frequenz gibt hierbei Aufschluss auf das zu erwartende Drehmoment, wenn der aktive Kurzschluss (3PS) hergestellt wird. Eine weitere Größe, die Aufschluss über die Drehzahl und somit über das zu erwartende Drehmoment gibt, kann die Höhe des Spannungssignals bzw. die Amplitude oder der Effektivwert der Wechselspannungskomponente sein. Ist diese hoch, ist von einer hohen Drehzahl und somit einem geringen Drehmoment auszugehen. Diese gilt auch für die Drehzahl oder Frequenz. Bei hohen Drehzahlen, d.h. bei Drehzahlen (Frequenz, Signalspannungshöhe, Wechselspannungsamplitude, ...) über einem Schwellenwert kann ein aktiver Kurzschluss hergestellt werden. Dieser schützt auch die Transistoren vor einer zu hohen Spannung, die von der elektrischen Maschine abgegeben wird. Zur Erfassung der Drehzahl wird daher ein Betriebsparameter des Antriebs verwendet, wobei als Betriebsparameter hierbei die Frequenz einer Wechselspannungskomponente eines Spannungssignals dienen kann, welches die elektrische Maschine abgibt.
Es wird somit eine Frequenz einer Wechselspannungskomponente eines Spannungssignals einer elektrischen Maschine des Fahrzeugantriebs erfasst. Dieses Spannungssignal entspricht der Spannung, die von der elektrischen Maschine (bei Rekuperation bzw. im Generatorbetrieb) erzeugt wird oder wird hieraus abgeleitet. Bei einer Frequenz, die unter einem Schwellenwert liegt, werden die Schalter des Inverters geöffnet (da ein aktiver Kurzschluss mit einem zu hohen Drehmoment verknüpft wäre). Liegt die Frequenz unter einem Schwellenwert, dann wird davon ausgegangen, dass auch die Drehzahl unter einer Grenze liegt, wobei unterhalb dieser Grenze bei einem aktiven Kurzschluss von einem zu hohen Bremsdrehmoment auszugehen ist. Ferner ist hierbei davon auszugehen, dass die von der elektrischen Maschine erzeugte Spannung unter einer Grenze liegt, sodass gesichert ist, dass die an den Schaltern des Inverters anliegende Spannung nicht die Schalter schädigt. Bei einer Frequenz, die nicht unter dem Schwellenwert liegt, wird der aktive Kurzschluss eingestellt. Insbesondere wird bei einer Frequenz, die über dem genannten Schwellenwert liegt oder über einem weiteren Schwellenwert liegt, der aktive Kurzschluss eingestellt. Der Schwellenwert kann einem vorgegebenen Maximal-Bremsmoment entsprechen. Dieses wird nicht überschritten, da die Schalter geöffnet werden, falls ein aktiver Kurzschluss zu einem Drehmoment führen würde, das zu hoch wäre, d.h. über einer vorgegebenen Grenze liegen würde.
Wie erwähnt überlagert eine Stromquelle, die das Regelungsziel einer Konstantspannung (Treiberspannung) an den offenen Schaltern hat, bei offenen Schaltern das von der elektrischen Maschine erzeugte Spannungssignal (das an den Schaltern besteht). Erst ab einer Mindestdrehzahl erzeugt die elektrische Maschine bei offenen Schaltern eine ausreichend hohe Spannung, die die Treiberspannung derart dominieren kann, dass eine Wechselspannungskomponente mit einer (zur Frequenzerfassung) ausreichend hohen Amplitude an den offenen Schaltern (d.h. in dem Spannungssignal, siehe UCE in den Figuren) entsteht. Es kann daher ein zweiter Schwellenwert für die Frequenz (oder auch für die Spannungshöhe am offenen Schalter oder für die Amplitude der Wechselspannung) vorgesehen werden, ab dem eine Frequenzerfassung verlässlich durchgeführt werden kann. Ab diesem Schwellenwert kann beispielsweise der aktive Kurzschluss ausgeführt werden; bereits vor der Umstellung auf den aktiven Kurzschluss ist gewährleistet, dass die Frequenz (aufgrund der ausreichenden Höhe des Wechselspannungssignals) erfasst werden kann. Bezieht sich der Schwellenwert auf die Höhe des Spannungssignals oder der Amplitude der Wechselspannungskomponente, kann vorgesehen werden, dass bei offenem Schalter unterhalb dieses Schwellenwerts keine Frequenz erfasst wird sondern nur erfasst wird, wenn der Schwellenwert erreicht wird oder überschritten wird.
Die Schalter des Inverters sind vorzugsweise Leistungsbauelemente, insbesondere Transistoren wie IGBTs (oder MOSFETs). Als weiterer bestimmender Parameter für das Einstellen der offenen Schalter oder für den aktiven Kurzschluss kann die Höhe des Spannungssignals (d.h. der Spannung an den Schaltern) verwendet werden. Liegt diese beispielsweise unter einem Schwellenwert, dann kann vorgesehen werden, dass die Schalter geöffnet werden, insbesondere unabhängig von der erfassten Frequenz, da eine geringe Spannung auf niedrige Drehzahlen hindeutet, die mit zu hohen Drehmomenten (d.h. Bremsdrehmomenten) verknüpft ist. Dies betrifft das Öffnen der Schalter, das heißt die Umstellung von einem aktiven Kurzschluss (bei höheren Drehzahlen) zu geöffneten Schaltern (bei im Vergleich hierzu geringeren Drehzahlen). Die Umstellung im komplementären Fall, das heißt die Umstellung von offenen Schaltern zu einem aktiven Kurzschluss, das heißt die Einstellung eines aktiven Kurzschlusses, hängt vorzugsweise davon ab, ob die Höhe des Spannungssignals über diesem Grenzwert liegt, oder über einem zweiten Grenzwert (wobei der erste Grenzwert für die Entscheidung verwendet wird, ob die Schalter geöffnet werden). Hier bestimmt der Grenzwert bzw. der zweite Grenzwert die Grenze, ab der das Drehmoment bei aktivem Kurzschluss zumutbar ist bzw. unter einem Maximalwert liegt.
Die Frequenz entspricht insbesondere der Drehzahl der elektrischen Maschine oder einem Vielfachen hiervon. Anhand der Frequenz kann die Bewegung des Rotors entlang der Statorwicklungen festgestellt werden, sodass die Drehzahl in direktem Verhältnis zu der Frequenz steht, wobei das Verhältnis abhängig ist von Geometrie, Anordnung und Anzahl der Statorwicklungen und abhängig ist von der Polzahl des Rotors.
Das Spannungssignal kann erfasst werden durch Erfassen einer Spannung, die über einen der Schalter abfällt. Im Falle eines Transistors entspricht dies insbesondere der Spannung zwischen Kollektor und Emitter. Bei der Verwendung eines MOSFETs als Schalter entspricht es der Spannung zwischen Drain und Source.
Vorzugsweise wird die Spannung, die über einem Schalter abfällt, einem Treiber des Schalters zugeführt. Hierdurch kann im Normalbetrieb (das heißt wenn kein Fehlerfall auftritt) der Treiber diese Größe (und insbesondere dasselbe Signal) bei der Steuerung des Schalters verwenden und insbesondere eine Überschreitung einer vorgegebenen Maximalspannung unterbinden. Der Treiber kann als Treiber-Schaltkreis vorgesehen sein, der einen entsprechenden Rückkopplungseingang für die Kollektor-Emitter-Spannung am Transistor hat. Gleiches gilt für die Source-Drain-Spannung, falls ein MOSFET als Schalter verwendet wird. Es ist vorgesehen, dass dieses ohnehin zu dem Treiber zurückgeführte Signal auch verwendet wird, um die hier erwähnte Frequenz zu bestimmen. Insbesondere wird dieses Signal, das ohnehin zu dem Treiber zurückgeführt wird, verwendet, um zu bestimmen, ob im Fehlerfall die Schalter zu öffnen sind oder ein aktiver Kurzschluss herzustellen ist. Der aktive Kurzschluss bzw. das Öffnen der Schalter wird getätigt von dem vorangehend erwähnten Treiber, der insbesondere auch die an dem Schalter abfallende Spannung als Rückkopplungssignal erhält. Hierbei muss nicht notwendigerweise der Treiber exakt dieselbe Spannung erhalten, wie sie an den Schaltern abfällt, sondern es kann auch ein hieraus abgeleitetes Signal verwendet werden, etwa ein Signal, das durch eine Diode geführt wird, oder durch einen Spannungsteiler geführt wird. Das Spannungssignal wird insbesondere erfasst durch Weitergabe der Spannung, die dem Treiber zugeführt wird. Hierbei wird das Signal, welches dem Treiber zugeführt bzw. von dem Schalter rückgeführt wird, angezapft, und an eine Einheit weitergeleitet, die die Frequenz erfasst und/oder die Frequenz mit dem Schwellenwert oder den Schwellenwerten vergleicht. Das Spannungssignal kann erfasst werden durch Weitergabe der Spannung, die dem Treiber zugeführt wird, an eine Steuereinrichtung, welche den sicheren Betriebszustand einstellt oder die Frequenz gegenüber dem mindestens einen Schwellenwert auswertet. Die Steuereinrichtung kann hierbei ein Teil des Treibers sein, sodass innerhalb des Treibers das Spannungssignal zum einen als Rückkopplungssignal für den Normalbetrieb verwendet wird und zum anderen im Fehlerfall die Frequenz aus dem Spannungssignal ermittelt wird.
Weiterhin ist es möglich, dass die Wechselspannungskomponente zum Durchführen eines Tests durch den Inverter erzeugt wird, um so zu prüfen, ob die Frequenz korrekt erfasst wird bzw. korrekt mit dem betreffenden Schwellenwert verglichen wird.
Es kann daher vorgesehen sein, dass ein Test-Fehlersignal erzeugt wird, durch getaktetes Schalten der Schalter (des Inverters). Ein positives Testergebnis wird erzeugt, falls entschieden wird, die Schalter zu öffnen, wenn durch das Schalten der Schalter ein Wechselspannungsanteil mit einer Frequenz erzeugt wird, die unter dem (ersten) Schwellenwert liegt. Mit anderen Worten wird dann ein positives Testergebnis erzeugt, wenn ein Steuersignal, das dem Schalten bzw. Ansteuern der Schalter entspricht, erzeugt wird, und wenn durch das Schalten der Schalter ein Wechselspannungsanteil mit einer Frequenz erzeugt wird, die unter dem (ersten) Schwellenwert liegt. Alternativ oder in Kombination hierzu kann ein positives Testergebnis erzeugt werden, falls das Einstellen des aktiven Kurzschlusses entschieden werden, wenn durch das Schalten der Schalter ein Wechselspannungsanteil mit einer Frequenz erzeugt wird, die nicht unter dem (zweiten) Schwellenwert liegt bzw. über dem (zweiten) Schwellenwert liegt. Mit anderen Worten wird ein positives Testergebnis erzeugt, falls ein Steuersignal, das dem aktiven Kurzschluss entspricht, erzeugt wird, wenn durch das Schalten der Schalter ein Wechselspannungsanteil mit einer Frequenz erzeugt wird, die nicht unter dem (zweiten) Schwellenwert liegt bzw. über dem (zweiten) Schwellenwert liegt. Durch das getaktete Schalten der Schalter wird das Vorliegen einer bestimmten Frequenz in dem Spannungssignal erzeugt. Anhand der Reaktion wird ermittelt, ob die Frequenz korrekt erfasst wird bzw. korrekt anhand des Schwellenwerts bzw. der Schwellenwerte ausgewertet wird. Ein positives Testsignal entspricht einer fehlerfreien Funktion im sicheren Betriebszustand gemäß dem hier beschriebenen Verfahren. Ein negatives Testergebnis kann erzeugt werden, wenn die betreffenden Steuersignale nicht auftreten bzw. nicht die zur bestimmten Frequenz gehörigen Maßnahmen getroffen werden. Das Testergebnis gibt somit an, ob im Fehlerfall das hier beschriebene Verfahren korrekt funktioniert, oder nicht. Der Testfall wird simuliert durch Ansteuern der Schalter, die dadurch eine Komponente mit einer bestimmten Frequenz erzeugen.
Das Spannungssignal kann durch eine Diode, durch einen Tiefpass, durch einen Integrator und/oder durch einen Spannungsteiler geführt werden. Die Diode kann die Spannung (betreffender Stromrichtung) blocken. Das Signal, welches von dem Schalter stammt, kann über einen Integrator, der Flanken erkennt, und einen Komparator ausgewertet werden, wobei der Komparator ein Vergleichsergebnis abgibt, das von der Höhe der integrierten Spannung abhängt. Insbesondere vergleicht der Komparator die von dem Integrator integrierte Spannung mit einem vorgegebenen Wert und gibt ein Signal aus, das das Vorliegen einer Flanke wiedergibt. Die Frequenz wird anhand der Anzahl der erkannten Flanken pro Zeiteinheit ermittelt. Davon abgesehen kann die Frequenz erfasst werden durch Erfassen von Flanken des Spannungssignals zum Ermitteln der Anzahl der Flanken pro Zeiteinheit. Die hier erwähnten Einrichtungen stellen nur eine Möglichkeit der Ausführung dar. Es kann ein Timer und ein Zähler vorgesehen sein, wobei der Zähler die Anzahl der Flanken zählt, die während einer Zeitperiode auftreten, wobei die Zeitperiode von dem Timer vorgesehen wird.
Das Einstellen des aktiven Kurzschlusses kann von einer Höhe der Gleichspannung des Inverters oder auch von der Höhe des Spannungssignals abhängen. Die Gleichspannung des Inverters ist die an der Gleichspannungsseite des Inverters anliegende Spannung. Dies ist insbesondere die Spannung, die der Inverter erzeugt, wenn die elektrische Maschine angetrieben wird und als Generator arbeitet. Die Gleichspannung ist somit insbesondere die Spannung an der Gleichspannungsseite des Inverters, die entsteht, wenn eine von der elektrischen Maschine erzeugte (Wechsel-)Spannung an der Wechselspannungsseite des Inverters angelegt wird. Die Gleichspannung ist die Spannung, die über den Halbbrücken des Inverters anliegt.
Es kann vorgesehen sein, dass der aktive Kurzschluss nur dann eingestellt wird, wenn die Höhe einer Gleichspannung des Inverters nicht unter einem Grenzwert liegt (wobei eine Gleichspannung unterhalb des Grenzwerts auf eine zu geringe Drehzahl und somit auf ein Bremsdrehmoment hinweist, das über einem Maximalwert liegt). Alternativ oder in Kombination hierzu kann vorgesehen sein, dass der aktive Kurzschluss nur dann eingestellt wird, wenn die Höhe des Spannungssignals (in gleicher Weise mit Drehzahl bzw. Drehmoment verknüpft) nicht unter einer vorgegebenen Spannungsschwelle liegt. Da das Spannungssignal die an dem offenen Schalter abfallende Spannung wiedergibt, können sowohl die Gleichspannung als auch das Spannungssignal (am offenen Schalter) verwendet werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Schalter nur dann geöffnet werden, wenn die Höhe der Gleichspannung des Inverters nicht unter dem genannten Grenzwert oder einem weiteren Grenzwert liegt. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Schalter nur dann geöffnet werden, wenn die Höhe des Spannungssignals unter der Spannungsschwelle oder einer weiteren Spannungsschwelle liegt.
Es kann vorgesehen sein, dass der aktive Kurzschluss nicht eingestellt wird (sondern die Schalter geöffnet werden), wenn eine Gleichspannung an einer Gleichspannungsseite des Inverters unter einem ersten Schwellenwert liegt. Der aktive Kurzschluss wird ferner nicht eingestellt wird (sondern es werden die Schalter geöffnet), wenn die Frequenz (n) unter einem ersten Schwellenwert (n1) liegt. Der aktive Kurzschluss wird eingestellt, wenn die Frequenz über einem zweiten Schwellenwert liegt. Das Einstellen des aktiven Kurzschlusses ist vorzugsweise mit der Bedingung verbunden, dass die Gleichspannung nicht unter dem ersten Schwellenwert liegt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Schalter des Inverters geöffnet werden, wenn die Frequenz unter dem Schwellenwert liegt und die Höhe einer Versorgungsspannung des Inverters unter einem Grenzwert liegt. Alternativ oder in Kombination hierzu kann vorgesehen sein, das die Schalter des Inverters geöffnet werden, wenn die Frequenz unter dem Schwellenwert liegt (oder nicht über dem Schwellenwert liegt oder nicht über einem zweiten Schwellenwert liegt) oder die Höhe des Spannungssignals unter einer Spannungsschwelle liegt, insbesondere einer weiteren Spannungsschwelle oder der vorangehend genannten Spannungsschwelle. Diese Fälle betreffen Zustände mit zu hohem Drehmoment, so dass für diese Fälle kein aktiver Kurzschluss, sondern geöffnete Schalter vorgesehen werden. Somit kann das Öffnen der Schalter davon abhängen, dass eine der zwei Voraussetzungen gegeben sind, nämlich dass zum einen die Frequenz nicht unter dem Schwellenwert liegt oder dass zum anderen das Spannungssignal unter einer Spannungsschwelle liegt. Eine Möglichkeit ist es, bei Voraussetzungen mittels einem logische UND zu verketten, so dass das Öffnen der Schalter davon abhängen kann, dass zwei Voraussetzungen gegeben sind, nämlich dass zum einen die Frequenz nicht unter dem Schwellenwert liegt, und dass zum anderen das Spannungssignal (oder die Gleichspannung oder die Amplitude der Wechselspannungskomponente) unter einer Spannungsschwelle liegt.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass bei Auftreten eines Fehlersignals vorab ein aktiver Kurzschluss eingestellt wird, um so zuverlässig die Frequenz erfassen zu können. Vorab wird bei Auftreten eines Fehlersignals unabhängig von dem Vergleich mit der Frequenz ein aktiver Kurzschluss eingestellt. Daraufhin (d.h. nach dem Schließen) wird die Frequenz erfasst, insbesondere wenn die Schalter durch diesen vorangehenden Schritt bereits geschlossen sind. Nach dem Erfassen der Frequenz wird abhängig davon, ob die Frequenz (oder eine entsprechende Spannung) unter dem Schwellenwert liegt oder nicht unter dem (zweiten) Schwellenwert liegt, der aktive Kurzschluss eingestellt wird oder die Schalter des Inverters geöffnet werden. Das vorangehend genannte frequenzabhängige (oder auch spannungshöheabhängige) Einstellen eines aktiven Kurzschlusses oder Öffnen der Schalter wird somit erst dann ausgeführt, nachdem die Schalter geschlossen wurden (in einem vorangehenden Schritt). Dadurch ist gewährleistet, dass zunächst der Inverter derart eingestellt wird (nämlich mit aktivem Kurzschluss), dass die Drehzahl auf einfache Weise erfasst werden kann, insbesondere anhand eines klar erkennbaren Wechselanteils im Spannungssignal, dessen Frequenz sicher bestimmt werden kann.
Der vorab durchgeführte Schritt des Herstellens eines aktiven Kurzschlusses kann abhängig von der Höhe der Gleichspannung am Inverter, abhängig von der Höhe des Spannungssignals oder abhängig von der Höhe bzw. Amplitude der Wechselspannungskomponente durchgeführt werden. Liegt die Spannung zu hoch, dann werden die Schalter nicht geöffnet, um so die Transistoren zu schützen. Stattdessen kann in dem Vorab-Schritt der aktive Kurzschluss eingestellt werden.
Während dem Erfassen der Frequenz können die Schalter des Inverters geöffnet sein, sofern die Spannung bzw. die Komponente ausreichend hoch ist, wobei vorzugsweise während dem Erfassen der Frequenz jedoch vorzugsweise ein aktiver Kurzschluss vorliegt, da in diesem Fall unabhängig von Spannungshöhen die Frequenz sicher erfasst werden kann. Alternativ kann in einem zusätzlichen Erfassungsschritt die Drehzahl der elektrischen Maschine erfasst werden, insbesondere mittels eines Drehzahlsensors, der auch ein Signal zur Steuerung im Normalbetrieb verwendet wird.
Ferner kann wie erwähnt die Maßnahme (aktiver Kurzschluss oder offener Schalter) im Fehlerfall abhängig von der Gleichspannung am Inverter (oder abhängig von der Höhe des Spannungssignals oder abhängig von der Amplitude bzw. des Effektivwerts der Wechselspannungskomponente) durchgeführt werden. Hierbei wird die betreffende Spannung, etwa die Gleichspannung an dem Inverter, erfasst. Wenn die Spannung bzw. Höhe unter einem Grenzwert liegt, dann werden die Schalter geöffnet, um ein zu hohes Drehmoment durch einen aktiven Kurzschluss zu vermeiden. Liegt die Versorgungsspannung nicht unter dem Grenzwert (oder über einem weiteren Grenzwert), dann wird ein aktiver Kurzschluss durch die Schalter des Inverters eingestellt. Wie erwähnt kann diese Abhängigkeit von der Versorgungsspannung logisch kombiniert werden mit dem Vergleich der Frequenz gegenüber dem Schwellenwert oder den Schwellenwerten (falls ein erster und ein zweiter Schwellenwert verwendet werden).

Die 1 ist ein Ablaufdiagramm zur beispielhaften Erläuterung des hier beschriebenen Verfahrens.
Die 2 zeigt eine beispielhafte logische Verknüpfung zur Darstellung von Ausführungsformen der Erfindung.

In der 1 wird zunächst ein Fehlerzustand F erfasst, der sich dadurch äußert, dass ein Fehlersignal auftritt. Liegt die Gleichspannung des Inverters U (d.h. die Spannung an der Gleichspannungsseite des Inverters) unter einem Grenzwert U1 (entsprechend dem Abzweig y), dann werden die Schalter geöffnet, siehe Schritt 6SO. Dadurch wird vermieden, dass bei geringer Drehzahl ein aktiver Kurzschluss durchgeführt wird, der zu einem hohen, unangenehmen Brems-Drehmoment führen würde. Bei einer B6C-Brücke ergeben sich sechs Schalter, sodass, wenn dort die Schalter geöffnet sind, sechs Schalter offen sind (abgekürzt: 6SO, entsprechend 6 switches open).
Es folgt eine Abfrage, ob die Spannung U einen zweiten Grenzwert U2 überschreitet, oder nicht. In der dargestellten Ausführungsform werden somit zwei verschiedene Grenzwerte verwendet. Der untere Grenzwert dient zur Ermittlung, ob die Spannung (und somit die Drehzahl) zu gering ist, um einen aktiven Kurzschluss durchzuführen, der zu einem zu hohen Bremsmoment führen würde, oder ob dies nicht der Fall ist. Ist die Spannung zu klein (U < U1 ist zutreffend), dann werden die Schalter geöffnet (6SO, Ergebnis y) und ansonsten geschlossen (Ergebnis n, das zu 3PS führt). Der zweite Grenzwert U2 dient zur Überprüfung, ob von offenen Schaltern (6S0) zum aktiven Kurzschluss (3PS) übergegangen werden kann, wobei hierzu die Spannung bzw. die Frequenz (oder äquivalente) Drehzahl über dem betreffenden Grenz- bzw. Schwellenwert (U2 oder n2) liegen muss (Ergebnis y der unten rechts dargestellten Abfrage).
Weitere Ausführungsformen sehen nur einen einzigen Grenzwert vor, der sowohl in der anfänglichen Überprüfung verwendet wird, als auch nach dem Öffnen der Schalter, siehe Bezugszeichen 6SO. Eine weitere Abfrage ist die in Klammern dargestellte Abfrage, ob die Drehzahl D über einer zweiten Drehzahl N2 liegt. Diese zweite Drehzahl N2 entspricht einem zweiten Schwellenwert, wobei die Überprüfung dahingehend ist, ob die Frequenz über dem zweiten Schwellenwert liegt, dessen Entsprechung der zweite Schwellenwert N2 für die Drehzahl ist. Es kann vorgesehen sein, dass, wie dargestellt, es genügt, dass nur eine der beiden Abfragen zutrifft (das heißt entweder Frequenz größer zweiter Schwellenwert oder Versorgungsspannung U größer zweiter Grenzwert U2), um die Maßnahme im Fehlerfall zu ändern und den aktiven Kurzschluss 3PS einzustellen.
Der aktive Kurzschluss ist mit 3PS gekennzeichnet und entspricht einem geschlossenen Zustand von allen Schaltern, die mit demselben Spannungspotential verbunden sind. Im Falle einer B6C-Brücke trifft dies für die drei High-Side-Schalter oder für die drei Low-Side-Schalter zu, von denen jeweils drei Stück in der B6C-Brücke vorhanden sind. Die anderen Schalter sind offen, um so einen Brückenkurzschluss zwischen den Gleichspannungspotentialen des Inverters zu vermeiden. Vorzugsweise sind die Low-Side-Schalter (d.h. die mit dem negativen Versorgungspotential des Inverters verbundenen Schalter) im Zustand 3PS geschlossen, während die High-Side-Schalter (d.h. die mit dem positiven Versorgungspotential des Inverters verbundenen Schalter) im Zustand 3PS geöffnet sind.
Der aktive Kurzschluss 3PS wird eingestellt, wenn ein Fehlersignal einen Fehlerzustand F wiedergibt und wenn die Versorgungsspannung U nicht kleiner als der erste Grenzwert U1 ist (siehe Bezugszeichen n). Dies führt zum aktiven Kurzschluss. Weiterhin kann ausgehend von geöffneten Schaltern (6S0) der aktive Kurzschluss eingestellt werden, wenn die Versorgungsspannung U über dem zweiten Grenzwert U2 ist oder, je nach Ausführungsform, die Drehzahl D größer als der zweite Schwellenwert ist, entsprechend der Bedingung, dass die Frequenz größer als der zweite Schwellenwert N2 ist. Letzteres entspricht einem Wechsel von der Maßnahme „6SO“, bei der alle Schalter geöffnet sind zu der Maßnahme des aktiven Kurzschlusses 3PS, wenn der Fehlerzustand F vorliegt.
Ist die aktuelle Maßnahme der aktive Kurzschluss 3PS, dann wird zu der anderen Maßnahme (Öffnen von Schaltern des Inverters) übergegangen (siehe Bezugszeichen y), entweder wenn die Drehzahl D unter einem ersten Schwellenwert n1 liegt (entsprechend der Bedingung, dass die Frequenz unter dem ersten Schwellenwert liegt), oder wenn die Versorgungsspannung U kleiner als der erste Grenzwert U1 ist. Beide Bedingungen entsprechen einer zu geringen Drehzahl, die zu einem zu hohen Drehmoment führen würden. Ist weder die Frequenz größer als der erste Schwellenwert noch die Versorgungsspannung kleiner als der erste Grenzwert U1 (oder auch nur eine dieser Bedingungen nicht erfüllt), dann wird weiterhin der aktive Kurzschluss 3PS eingestellt. Das „nein“-Resultat in den beiden Abfragen, die in 1 unten dargestellt sind, führt wieder zu dem Zustand, der jeweils über der betreffenden Abfrage dargestellt ist.
Entsprechend für den Fall der geöffneten Schalter 6SO gilt, dass, wenn die Maßnahme „geöffnete Schalter“ vorliegt, dieser Zustand beibehalten wird, sofern nicht die Frequenz den zweiten Schwellenwert U2 überschreitet oder die Versorgungsspannung den zweiten Grenzwert n2 übersteigt. In einer Ausführungsform, bei der der Übergang von der Maßnahme „geöffnete Schalter“ 6SO zu der Maßnahme „aktiver Kurzschluss“ 3PS nicht von der Frequenz bzw. der Drehzahl abhängt, bleiben die Schalter geöffnet (6SO), sofern die Spannung U nicht größer ist als der zweite Grenzwert U2.
Die 2 zeigt eine Schaltlogik zur Erläuterung von beispielhaften Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens. Es werden zum einen die Frequenz und zum anderen die Spannung UHV an der Gleichspannungsseite des Inverters gegenüber betreffenden Schwellenwerten bzw. Grenzen ausgewertet; die Auswertung wird mittels Komparatoren und nachgeordneten logischen Verknüpfungen ausgeführt. Es werden als Eingangssignale die Spannung UHV entsprechend der Gleichspannung U an der Gleichspannungsseite des Inverters, das Signal Uc entsprechend dem Spannungssignal der elektrischen Maschine (das an der Wechselspannungsseite des Inverters anliegt), und ein Aktivsignal /EN verwendet. Aus dem Signal Uc wird die Frequenz extrahiert, um diese bzw. die damit verknüpfte Größe „Drehzahl n“ zu bewerten (d.h. mittels eines Komparators mit zwei Schwellenwerten n1, n2 zu vergleichen).
Es wird aus dem Spannungssignal Uc die Frequenz ermittelt, wobei diese der Drehzahl der elektrischen Maschine n entspricht. Daher entspricht eine Auswertung der Frequenz einer Ermittlung der Drehzahl n. Ein Vergleich der Frequenz mit einem Wert entspricht somit auch einem Vergleich der Frequenz mit einem Wert. Da somit die Drehzahl n und die Frequenz auf dergleichen physikalischen Basis beruhen, ist vereinfacht dargestellt, dass die Drehzahl n mit zwei Werten n1, n2 verglichen wird. Dies entspricht dem Vergleich der Frequenz mit dem ersten Schwellenwert (entsprechend dem ersten Schwellenwert für die Drehzahl). Dieser Vergleich wird von einem ersten Komparator K1 ausgeführt. Die Frequenz lässt sich nur ermitteln, wenn die Wechselspannungskomponente ausreichend groß ist sofern die Schalter geöffnet sind, da wie erwähnt ein Treibersignal bei offenen Schaltern, die von der elektrischen Maschine erzeugte Spannung überlagert und so die Wechselkomponente unterdrückt, sofern die Drehzahl unter einem Schwellenwert liegt. Kann die Frequenz nicht ermittelt werden, d.h. ist die Wechselkomponente oder die Gleichspannung zu klein (d.h. nicht über einem Schwellenwert), dann wird eine Frequenz von 0 angenommen. Der Wert n2 bildet hierbei die Erkennbarkeitsgrenze für die Frequenz, d.h. die Grenze, unterhalb der die Treiberspannung die Wechselspannung zu stark überlagert als dass eine Frequenz mit ausreichender Sicherheit ermittelt werden könnte.
Der Komparator K1 gibt eine 0 aus, wenn die Frequenz bzw. die Drehzahl unter dem betreffenden ersten Schwellenwert n1 liegt. Es wird von dem Komparator eine 1 ausgegeben, wenn die Frequenz bzw. die Drehzahl n über dem zweiten Schwellenwert n2 liegt, d.h. wenn die Erkennbarkeit der Frequenz gegeben ist bzw. eine ausreichend starke Wechselspannungskomponente gegeben ist und insbesondere die Drehzahl ausreichend hoch ist, so dass ein Bremsdrehmoment im 3PS Fall ausreichend gering ist. Der Wert n2 gibt insbesondere die Drehzahl bzw. Frequenz wieder, ab der von einem akzeptablen (geringen) Drehmoment ausgegangen werden kann, wenn der aktive Zustand 3PS eingestellt wird. Diese Grenze liegt üblicherweise über der Grenze, ab der im 6SO-Fall die Wechselspannungskomponente ausreichend stark ist, um die Frequenz erfassen zu können, so dass bei Überschreiten von n2 auch gegeben ist, dass die Frequenz im 6SO-Fall sicher ermittelt werden kann (bzw. dass das Wechselspannungssignal eine Mindestamplitude aufweist). Das Ergebnis des Komparators K1 wird einer UND-Verknüpfung zugeführt.
Wie erwähnt wird auch die Spannung UHV entsprechend der Gleichspannung U an der Gleichspannungsseite des Inverters verwendet. Der betreffende Wert UHV wird in einem zweiten Komparator K2 mit zwei Grenzwerten verglichen; der Vergleich ist zweiteilig (entsprechend einem Vergleich mit einem ersten und mit einem zweiten Schwellenwert), wobei dies graphisch dargestellt ist. Der Wert UHV wird einem ersten Grenzwert U1 (oberer Vergleich des Komparators K2) und einem zweiten Grenzwert U2 verglichen (unterer Vergleich des Komparators K2). Liegt die Spannung UHV an der Gleichspannungsseite des Inverters oder das Gleichspannungssignal unter dem ersten Grenzwert U1, so wird von dem Komparator K1 der Wert 0 ausgegeben. (Liegt die Spannung UHV nicht unter dem ersten Grenzwert U1, dann wird eine 1 ausgegeben). Die Ausgabe dieser Abfrage wird der UND-Verknüpfung (als zweite Eingabe) zugeführt.
Liegt die Versorgungsspannung über einem zweiten Grenzwert U2, dann wird der Wert 1 ausgegeben. Der ausgegebene Wert wird an eine ODER-Verknüpfung weitergegeben. Die ODER-Verknüpfung (OR) erhält als weitere Eingabe das Ergebnis der UND-Verknüpfung (&). Als zusätzliche Eingabe erhält die ODER-Verknüpfung OR das Signal /EN, welches das Vorliegen eines Fehlers bzw. ein Fehlersignal darstellt.
Ergibt das Ergebnis des ODER-Gatter eine 1, dann wird ein aktiver Kurzschluss ausgeführt (3PS). Ist das Ergebnis des ODER-Gatters eine 0, dann werden die Schalter des Inverters geöffnet (6SO). Das Aktivsignal /EN entspricht dem Fehlerfall, insbesondere dem Vorliegen eines sicheren Betriebszustands bzw. dem Auftreten eines Fehlersignals.
Die in 2 dargestellte Logikschaltung kann durch eine diskrete Schaltung und/oder durch einen Prozessor ausgeführt werden, der mit einem Speicher verbunden ist, in dem ein Programmcode vorgesehen ist, der zumindest einen Teil der dargestellten Logikschaltungschaltung in funktioneller Hinsicht realisiert.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Inverters eines elektrischen Fahrzeugantriebs, wobei ein sicherer Betriebszustands bei Auftreten eines Fehlersignals (F) eingestellt wird durch Einstellen eines aktiven Kurzschlusses (3PS) durch den Inverter oder durch Öffnen von Schaltern des Inverters (6SO), wobei eine Frequenz einer Wechselspannungskomponente eines Spannungssignals (Uc) einer elektrischen Maschine des Fahrzeugantriebs erfasst wird und bei einer Frequenz, die unter einem Schwellenwert (n1, n2) liegt, die Schalter des Inverters geöffnet werden (6SO), und bei einer Frequenz, nicht unter dem Schwellenwert (n1, n2) liegt, der aktive Kurzschluss (3PS) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Frequenz der Drehzahl der elektrischen Maschine (n) oder einem Vielfachen hiervon entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Spannungssignal erfasst wird durch Erfassen einer Spannung, die über einem der Schalter abfällt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Spannung, die über einem Schalter abfällt, einem Treiber des Schalters zugeführt wird und das Spannungssignal erfasst wird durch Weitergabe der Spannung, die dem Treiber zugeführt wird, an eine Steuereinrichtung, die den sicheren Betriebszustand einstellt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Test-Fehlersignal erzeugt wird durch getaktetes Schalten der Schalter und ein positives Testergebnis erzeugt wird, falls ein Steuersignal, das dem Öffnen der Schalter (6SO) entspricht, erzeugt wird, wenn durch das Schalten der Schalter ein Wechselspannungsanteil mit einer Frequenz erzeugt wird, die unter dem Schwellenwert liegt, und/oder falls Steuersignal, das dem aktiven Kurzschluss entspricht (3PS), erzeugt wird, wenn durch das Schalten der Schalter ein Wechselspannungsanteil mit einer Frequenz erzeugt wird, die nicht unter dem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Spannungssignal durch eine Diode, einen Tiefpass, einen Integrator und/oder einen Spannungsteiler geführt wird, und/oder durch einen Timer und einen Zähler zur Ermittlung der Frequenz verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Erfassen der Frequenz umfasst: Erfassen von Flanken des Spannungssignals und Ermitteln der Anzahl der Flanken pro Zeiteinheit.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der aktive Kurzschluss (3PS) nicht eingestellt wird, wenn die Frequenz (n) unter einem ersten Schwellenwert (n1) liegt oder wenn eine Gleichspannung (UHV) an einer Gleichspannungsseite des Inverters unter einem ersten Schwellenwert (U1) liegt, und wobei der aktive Kurzschluss (3PS) eingestellt wird, wenn die Frequenz (n) über einem zweiten Schwellenwert liegt und die Gleichspannung nicht unter dem ersten Schwellenwert liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der aktive Kurzschluss (3PS) nur dann eingestellt wird, wenn die Höhe einer Gleichspannung (U) des Inverters über einem Grenzwert (U2) liegt oder wobei der aktive Kurzschluss (3PS) nur dann eingestellt wird, wenn die ermittelte Drehzahl (n) über einem Grenzwert (n2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei der aktive Kurzschluss (3PS) nicht gestellt wird, wenn die Höhe der Gleichspannung (U) des Inverters unter einem Grenzwert (U1) liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schalter des Inverters geöffnet werden (6SO), wenn die Frequenz unter dem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schalter des Inverters nicht geöffnet werden (6SO), wenn die Gleichspannung (U) des Inverters über einem Grenzwert (U2) liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schalter des Inverters geöffnet werden (6SO), wenn die Höhe Gleichspannung (U) unter dem Schwellwert (U1) liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei Auftreten eines Fehlersignals diesen von einem Controller an eine Steuerung übermittelt wird und diese daraufhin als initialen Schritt den aktiven Kurzschluss (3PS) einstellt, wobei ferner die Frequenz erfasst wird und dann nach dem Erfassen der Frequenz abhängig davon, ob die Frequenz unter dem Schwellenwert (n1, n2) liegt oder nicht unter dem Schwellenwert (n1, n2) liegt, der aktive Kurzschluss (3PS) eingestellt wird oder die Schalter des Inverters geöffnet werden (6SO).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während dem Erfassen der Frequenz der aktive Kurzschluss eingestellt ist oder die in einem zusätzlichen Erfassungsschritt die Drehzahl der elektrischen Maschine erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schalter von Treibern angesteuert werden, die mittels einer Versorgungsspannung versorgt werden, die durch Rekuperation mittels der elektrischen Maschine erzeugt wird, während die Schalter des Inverters geöffnet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Gleichspannung (U) des Inverters erfasst wird und bei einer Gleichspannung, die unter einem Grenzwert (U1) liegt, zur Vermeidung eines zu hohen Bremsmoments die Schalter geöffnet werden, und bei einer Gleichspannung, die nicht unter dem Grenzwert (U1) liegt, ein aktiver Kurzschluss eingestellt wird, wobei der Grenzwert einer Grenze für ein akzeptables Bremsdrehmoment bei aktivem Kurzschluss entspricht.