DE102021214225A1

DE102021214225A1 - Method and device for diagnosing the condition of an intermediate circuit capacitor of an inverter

Info

Publication number: DE102021214225A1
Application number: DE102021214225.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Kessler; Klaus Ries-Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators eines Wechselrichters für ein mittels einer Batterie, dem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine elektrisch antreibbaren Fahrzeugs. Hierzu wird ein erster Betriebsmodus erkannt, die Kapazität des Zischenkreiskondensators ermittelt und der Zustand des Zwischenkreiskondensators bestimmt.The present invention discloses a method and a device for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor of an inverter for a vehicle that can be driven electrically by means of a battery, the inverter and an electric machine. For this purpose, a first operating mode is recognized, the capacitance of the intermediate circuit capacitor is determined and the state of the intermediate circuit capacitor is determined.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators eines Wechselrichters für ein mittels einer Batterie, dem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine elektrisch antreibbaren Fahrzeugs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsstrang mit einer entsprechenden Vorrichtung und ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang.The present invention relates to a method and a device for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor of an inverter for a vehicle that can be driven electrically by means of a battery, the inverter and an electric machine. Furthermore, the present invention relates to a drive train with a corresponding device and a vehicle with a drive train.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Antriebssysteme, wie sie zum Beispiel in Elektro- oder Hybridfahrzeugen Verwendung finden, umfassen in der Regel einen Wechselrichter. Solche Wechselrichter werden von einer Gleichspannungsquelle, wie zum Beispiel einer Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges, gespeist. Zur Stabilisierung der Eingangsspannung und zur Minimierung der Spannunngsrippel bei mittels Pulsweitenmodulation (PWM) betriebenen Wechselrichtern ist am Eingang des Wechselrichters ein Zwischenkreiskondensator vorgesehen. Der Ausgang des Wechselrichters kann zum Beispiel mit einer elektrischen Maschine verbunden werden, um an der Maschine die erforderlichen Spannungen bereitzustellen.Electrical drive systems, such as those used in electric or hybrid vehicles, usually include an inverter. Such inverters are fed from a DC voltage source, such as a traction battery of an electric or hybrid vehicle. An intermediate circuit capacitor is provided at the input of the inverter to stabilize the input voltage and to minimize the voltage ripple in inverters operated by means of pulse width modulation (PWM). The output of the inverter can be connected to an electrical machine, for example, in order to provide the necessary voltages to the machine.

Mit dem Alter verliert ein Zwischenkreiskondensator kontinuierlich an Kapazität. Ist die Kapazität zu gering, so werden die Spannungsrippel größer. Dies führt zu einer höheren Belastung der angeschlossenen Batterie und zu höheren Überspannungen an den Halbleiterschaltern des Wechselrichters. Beide Komponenten altern dadurch schneller oder werden bei Überlastung sogar zerstört. Daher ist es emphehlenswert den Zustand des Zwischenkreiskondensators zu kennen und insbesondere bei einem plötzlich eintretenden Kapazitätsverlust die angeschlossenen Komponenten vor einer Zerstörung zu schützen. Zur Ermittlung der Kapazität des Zwischenkreiskondensators sind verschiedene Verfahren bekannt. Eine genaue Ermittlung der Kapazität ist allerdings bei setig wechselnder Last des Antriebs schwierig aufgrund vielfältiger Störungen.With age, an intermediate circuit capacitor continuously loses capacity. If the capacity is too low, the voltage ripple increases. This leads to a higher load on the connected battery and to higher overvoltages on the semiconductor switches of the inverter. As a result, both components age faster or are even destroyed if overloaded. It is therefore advisable to know the status of the intermediate circuit capacitor and, in particular, to protect the connected components from destruction in the event of a sudden loss of capacitance. Various methods are known for determining the capacitance of the intermediate circuit capacitor. However, an exact determination of the capacity is difficult with constantly changing load of the drive due to various disturbances.

Die Druckschrift DE 10 2016 207 378 A1 offenbart hierzu vorteilhaft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators für einen Wechselrichter in einem konstanten Betriebspunkt. Hierzu wird der Zwischenkreis-Kondensator über einen Gleichspannungs-Konverter aufgeladen und dabei Ladestrom und Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator erfasst. Basierend auf dem Ladestrom und Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator kann daraus auf den Wert der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators geschlossen werden.The pamphlet DE 10 2016 207 378 A1 discloses a method and a device for determining the capacitance of an intermediate circuit capacitor for an inverter at a constant operating point. For this purpose, the intermediate circuit capacitor is charged via a DC voltage converter and the charging current and voltage across the intermediate circuit capacitor are recorded. Based on the charging current and voltage across the intermediate circuit capacitor, the value of the capacitance of the intermediate circuit capacitor can be deduced.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators eines Wechselrichters für ein mittels einer Batterie, dem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.The present invention discloses a method for diagnosing the state of an intermediate circuit capacitor of an inverter for a vehicle that can be driven electrically by means of a battery, the inverter and an electric machine, having the features of patent claim 1, and a device for diagnosing the state of an intermediate circuit capacitor having the features of patent claim 7 .

Demgemäß ist vorgesehen:Accordingly, it is provided:

Ein Verfahren zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators eines Wechselrichters für ein mittels einer Batterie, dem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, mit den Schritten: Erkennen, dass ein erster Betriebsmodus vorliegt; Ermittlung einer Kapazität des Zwischenkreiskondensators; Speicherung der ermittelten Kapazität des Zwischenkreiskondensators als neuen Messwert; Bestimmung des Zustands des Zwischenkreiskondensators in Abhängigkeit des neuen Messwerts und mindestens eines zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten alten Messwerts. Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass das Erkennen, dass der erste Betriebsmodus vorliegt, die Schritte umfasst: Erkennen, dass die elektrische Maschine stillsteht; Erkennen, dass mittels Pulsweitenmodulation eine Spannung an den Ausgängen des Wechselrichters erzeugt wird, sodass ein konstanter Strom durch die Wicklungen der elektrischen Maschine resultiert.A method for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor of an inverter for a vehicle that can be driven electrically by means of a battery, the inverter and an electric machine, having the steps: detecting that a first operating mode is present; determining a capacitance of the intermediate circuit capacitor; Storage of the determined capacitance of the intermediate circuit capacitor as a new measured value; Determining the state of the intermediate circuit capacitor as a function of the new measured value and at least one old measured value determined at an earlier point in time. The method is characterized in that detecting that the first operating mode is present comprises the steps: detecting that the electric machine is at a standstill; Recognizing that a voltage is generated at the outputs of the inverter by means of pulse width modulation, resulting in a constant current through the windings of the electrical machine.

Ferner ist vorgesehen:It is also provided:

Eine Vorrichtung zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators eines Wechselrichters für ein mittels einer Batterie, dem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine elektrisch antreibbaren Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst eine Diagnoseeinheit mit einer Recheneinheit und einem Speicher und ist dazu eingerichtet, die Schritte des genannten Verfahrens auszuführen.A device for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor of an inverter for a vehicle that can be driven electrically by means of a battery, the inverter and an electric machine. The device includes a diagnostic unit with a computing unit and a memory and is set up to carry out the steps of the method mentioned.

Weiterhin ist vorgesehen:Furthermore, it is provided:

Ein Antriebsstrang für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Der Antriebsstrang umfasst die Vorrichtung. Weiter umfasst der Anstriebsstrang einen Wechselrichter, eine Batterie und oder eine elektrische Maschine.A power train for an electrically powered vehicle. The powertrain includes the device. The drive train also includes an inverter, a battery and/or an electric machine.

Weiterhin ist vorgesehen ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang.A vehicle with a drive train is also provided.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Kapazität eines Zwischenkreiskondensators, insbesondere beispielsweise die Zwischenkreiskapazität in einem Wechselrichter, während des Betriebs bzw. während der Lebensdauer des Wechselrichters ändern kann. Diese Änderung der Zwischenkreis-Kapazität kann sich gegebenenfalls ungünstig auf den Betrieb einer angeschlossenen Batterie oder Wechselrichters, oder gar eines Antriebsstrangs oder Fahrzeuges auswirken.The present invention is based on the finding that the capacitance of an intermediate circuit capacitor, in particular, for example, the intermediate circuit capacitance in an inverter, can change during operation or during the service life of the inverter. This change in the intermediate circuit capacity can possibly have an unfavorable effect on the operation of a connected battery or inverter, or even a drive train or vehicle.

Daher ist es eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine einfache und genaue Bestimmung des Zustands des Zwischenkreiskondensators ermöglicht.It is therefore an idea of the present invention to take this knowledge into account and to provide a method and a device that enable the state of the intermediate circuit capacitor to be determined easily and precisely.

So haben die Erfinder beobachtet, dass ein Betriebsmodus des Wechselrichters mit einem konstanten Phasenstromverlauf besonders gut zur Bestimmung der Kapazität und damit des Zustands des Zwischenkreiskondensators geeignet ist. Sobald erkannt wird, dass dieser Betriebsmodus, ein erster Betriebsmodus, vorliegt, so wird die Kapazität des Zwischenkreiskondensators ermittelt. Der ermittelte Wert wird als neuer Messwert in einem Speicher, bevorzugt mit Ermittlungsdatum bzw. Zeitpunkt gespeichert. In Abhängigkeit mindestens eines alten Messwerts, der beeipielsweise von einer Messung am Vortag oder einem früheren Zeitpunkt stammt, wird der Zustand des Zwischenkreiskondensators bestimmt. Der alte Messwert wird hierzu bevorzugt aus dem Speicher ausgelesen. Dass Vorliegen des ersten Betriebsmodus wird erkannt, in dem der Stillstand der elektrischen Maschine erkannt wird und indem erkannt wird, dass mittels Pulsweitenmodulation eine Spannung an den Ausgängen des Wechselrichters erzeugt wird, sodass ein konstanter Strom durch die Wicklungen der elektrischen Maschine resultiert. Da erst die Ermittlung der Kapazität erfolgt, wenn der erste Betriebsmodus vorliegt, wird sichergestellt, dass die Kapazität genau ermittelt werden kann. Hierzu sind keine nicht ohnehin im Antriebsstrang verfügbaren Komponenten notwendig, sodass die Ermittlung des Zustands des Zwischenkreis-Kondensators mit relativ geringem Aufwand und somit sehr kostengünstig realisiert werden kann.The inventors have thus observed that an operating mode of the inverter with a constant phase current profile is particularly well suited for determining the capacitance and thus the state of the intermediate circuit capacitor. As soon as it is recognized that this operating mode, a first operating mode, is present, the capacitance of the intermediate circuit capacitor is determined. The determined value is stored as a new measured value in a memory, preferably with the determination date or point in time. The state of the intermediate circuit capacitor is determined as a function of at least one old measured value, which originates, for example, from a measurement on the previous day or an earlier point in time. For this purpose, the old measured value is preferably read out from the memory. The presence of the first operating mode is recognized by recognizing that the electrical machine is at a standstill and by recognizing that a voltage is generated at the outputs of the inverter by means of pulse width modulation, resulting in a constant current through the windings of the electrical machine. Since the capacity is only determined when the first operating mode is present, it is ensured that the capacity can be determined precisely. This does not require any components that are not already available in the drive train, so that the state of the intermediate circuit capacitor can be determined with relatively little effort and therefore very cost-effectively.

Der so ermittelte Zustand des Zwischenkreis-Kondensators ermöglicht Rückschlüsse auf die Alterung oder die Funktionalität des Zwischenkreis-Kondensators. Somit kann ein eventuell bevorstehender Ausfall oder eine Beschädigung des Wechselrichters oder einer Batterie aufgrund des defekten Zwischenkreiskondensators frühzeitig erkannt werden. Damit steigt insbesondere auch die Verfügbarkeit eines Systems mit einem Wechselrichter, dessen Zwischenkreis-Kondensator überwacht wird.The state of the intermediate circuit capacitor determined in this way allows conclusions to be drawn about the aging or the functionality of the intermediate circuit capacitor. In this way, any impending failure or damage to the inverter or a battery due to the defective intermediate circuit capacitor can be detected at an early stage. In particular, this also increases the availability of a system with an inverter whose intermediate circuit capacitor is monitored.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird als Zustand eine normale Alterung bestimmt oder klassifiziert, wenn ein Gradient, der in Abhängigikeit des neuen Messwerts und mindestens einem alten Messwert ermittelt wird, einen ersten vorgebbaren Schwellwert nicht unterschreitet und als Zustand ein Defekt bestimmt oder klassifiziert, wenn der Gradient den ersten vorgebbaren Schwellwert oder einen zweiten vorgebbaren Schwellwert unterschreitet. Mit dem Alter und auch während der Nutzung des Zwischenkreiskondensators nimmt die Kapazität des Zwischenkreiskondensators ab. Daher ist zu erwarten, dass der Absolutwert der ermittelten Kapazität bei jeder weiteren Bestimmung abnimmt. In einem Schaubild, bei dem vertikal die Kapazität aufgetragen wird und horizontal der Zeitpunkt, zu dem die Messung stattfand, ergeben sich negative Steigungen der Verbindungslinien oder ein negativer Gradient zwischen einem zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten alten Messwert und einem neuen Messwert. Solange diese Steigung oder der Gradient groß genug ist, ist von einer normalen Alterung auszugehen. Fällt diese Steigung oder der Gradient hingegen stark ab, ist von einem Defekt des Zwischenkreiskondensators auszugehen, da die Kapazität zu stark abgenommen hat. Entsprechend wird ein vorgebbarer Schwellenwert für eine Steigung oder den Gradienten vorgegeben, der als Grenze zwischen normaler Alterung und Defekt angesehen wird. Ein Defekt des Zwischenkreiskondensators kann beipielsweise die Folge von Materialablösungen, Verschmelzungen oder eines Durchschlags innerhalb des Zwischenkreiskondensators sein. Bevorzugt ist dies eine lokale Zerstörung des Zwischenkreiskondensators. Von einer weiteren Nutzung des Zwischenkreiskondensators ist abzusehen, um weitere Schäden, bspw. ein Kurzschluss oder Brand des Zischenkreiskondensators zu vermeiden. Auch für den Fall, dass mittels des Gradienten eine normale Alterung diagnostiziert wird kann mittels eines zweiten vorgebbaren Grenzwertes ein Minimalwert der Kapazität vorgegeben werden und der neue Messwert mit diesem zweiten vorgebbaren Grenzwert verglichen werden. Auch wenn der neue Messwert diesen Wert unterschreitet, ist von einer weiteren Nutzung des Zwischenkreiskondensators abzusehen. Vorteilhaft wird ein Verfahren zur Bestimmung oder Klassifizierung unterschiedlicher Zustände des Zwischenkreiskondensators bereitgestellt. Vorteilhaft kannn bevorzugt ein geringerer Vorhalt für Toleranzen durch Exemplar-Streuung, Temperatureinflüsse, Alterung vorgesehen werden. Weiter wird für das System bevorzugt ein adaptives Derating in Abhängigkeit des ermittelten Zustands des Kondensators vorgegeben. In another embodiment of the invention, normal aging is determined or classified as the state if a gradient, which is determined as a function of the new measured value and at least one old measured value, does not fall below a first specifiable threshold value, and a defect is determined or classified as the state if the gradient falls below the first predefinable threshold value or a second predefinable threshold value. The capacitance of the intermediate circuit capacitor decreases with age and also during use of the intermediate circuit capacitor. It is therefore to be expected that the absolute value of the determined capacitance will decrease with each further determination. In a diagram in which the capacitance is plotted vertically and the time at which the measurement took place horizontally, the connecting lines have negative slopes or a negative gradient between an old measured value determined at an earlier point in time and a new measured value. As long as this slope or gradient is large enough, normal aging can be assumed. On the other hand, if this rise or the gradient drops sharply, a defect in the intermediate circuit capacitor can be assumed, since the capacitance has decreased too much. Accordingly, a predefinable threshold value for an increase or the gradient is specified, which is regarded as the boundary between normal aging and defect. A defect in the intermediate circuit capacitor can, for example, be the result of material detachment, fusion or a breakdown within the intermediate circuit capacitor. This is preferably a local destruction of the intermediate circuit capacitor. Refrain from further use of the intermediate circuit capacitor in order to avoid further damage, e.g. a short circuit or fire in the intermediate circuit capacitor. Even in the event that normal aging is diagnosed using the gradient, a minimum value of the capacitance can be specified using a second specified limit value and the new measured value can be compared with this second specified limit value. Even if the new measured value falls below this value, further use of the intermediate circuit capacitor should be refrained from. A method for determining or classifying different states of the intermediate circuit capacitor is advantageously provided. Advantageously, a smaller margin for tolerances due to sample scatter, temperature influences, and aging can be provided. Furthermore, an adaptive one is preferred for the system Derating specified depending on the determined state of the capacitor.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Erkennen, dass die elektrische Maschine stillsteht, bevorzugt in Abhängigkeit einer Ermittlung der Drehzahl der elektrischen Maschine. Bevorzugt umfasst das Erkennen, dass mittels Pulsweitenmodulation eine Spannung an den Ausgängen des Wechselrichters erzeugt wird, sodass ein konstanter Storm durch die Wicklungen der elektrischen Maschine resultiert, die Schritte: Ermitteln einer Spannung oder eines Stroms an den Ausgängen des Wechselrichters. Bevorzugt werden, neben weiteren möglichen Schritte, Möglichkeiten bereitgestellt, wie beispielsweise ein Stillstand der elektrischen Maschine ermittelt werden kann, nämlich in Abhängigkeit einer mittels eines Lagegebers ermittelten Rotorlage, bevorzugt einer ermittelten konstanten Rotorlage. Alternativ könnte auch ein empfangenes Signal auf den Stillstand der elektrischen Maschine hinweisen. Dies könnte bevorzugt ein Signal bzgl. einer festgestellten Bremse eines Fahrzeugs oder einer eingelegten Parksperre sein, wobei mittels der Bremse oder der Parksperre jeweils auch die elektrische Maschine abgebremst oder blockiert wird. Weiter werden bevorzugt Schritte bereitgestellt, die darauf hinweisen, dass trotz des Stillstands der elektrischen Maschine ein konstanter Strom durch die Phasenwicklungen fließt. Dies erfolgt beispielsweise mittels einer Strommesseinrichtung an den Phasen der elektrischen Maschine. Eine derartige Strommesseinrichtung ist meist bereits eine Voraussetzung für die Regelung der elektrischen Maschine und damit bereits vorhanden. Alternativ könnten auch die Spannungen an den Phasen oder zwischen den Phasen ermittelt werden , die bei Stillstand der elektrischen Maschine ebenfalls konstant sind. Vorteilhaft werden Möglichkeiten bereitgestellt, mittels derer erkannt werden kann, dass der erste Betriebsszustand vorliegt. Bevorzugt wird der erste Betriebszustand erzeugt, indem eine spezielle Ansteuerung des Wechselrichters bei stehendem Fahrzeug Verluste in der elektrischen Maschine und im Wechselrichter erzeugt, um bevorzugt mittels der dabei entstehenden Abwärme ein Kühlmittel des Fahrzeugs zu erwärmen. Bevorzugt wird der Wechselrichter dabei so angesteuert, dass nach einem kurzen Einschwingen an der elektrischen Maschine keine Bewegung entsteht. Bevorzut sind die bei dieser Ansteuerung resultierenden Phasenströme durch die elektrische Maschine für einen längeren Zeitraum, bevorzugt 30 bis 90 Min. konstant. Im Vergleich zum regulären Fahrbetrieb ist der Strom in dem ersten Betriebsmodus wesentlich weniger gestört aufrgrund der gleichmäßigen Last. In another embodiment of the invention, the detection that the electrical machine is at a standstill occurs, preferably as a function of a determination of the speed of the electrical machine. Recognizing that a voltage is generated at the outputs of the inverter by means of pulse width modulation, so that a constant current flows through the windings of the electrical machine, preferably includes the steps: determining a voltage or a current at the outputs of the inverter. In addition to other possible steps, options are preferably provided for determining, for example, a standstill of the electrical machine, namely as a function of a rotor position determined by means of a position sensor, preferably a determined constant rotor position. Alternatively, a received signal could also indicate that the electrical machine is at a standstill. This could preferably be a signal relating to a locked brake of a vehicle or an engaged parking lock, the electric machine also being braked or blocked in each case by means of the brake or the parking lock. Furthermore, steps are preferably provided which indicate that a constant current flows through the phase windings despite the standstill of the electrical machine. This is done, for example, by means of a current measuring device on the phases of the electrical machine. Such a current measuring device is usually already a prerequisite for controlling the electrical machine and is therefore already present. Alternatively, the voltages at the phases or between the phases could also be determined, which are also constant when the electrical machine is at a standstill. Possibilities are advantageously provided by means of which it can be recognized that the first operating state is present. The first operating state is preferably generated by a special activation of the inverter when the vehicle is stationary, generating losses in the electric machine and in the inverter in order to preferably heat a coolant of the vehicle using the waste heat produced. The inverter is preferably controlled in such a way that after a brief transient period, no movement occurs in the electrical machine. The phase currents through the electrical machine resulting from this actuation are preferably constant for a longer period of time, preferably 30 to 90 minutes. In comparison to regular driving operation, the current in the first operating mode is significantly less disturbed due to the even load.

Durch die stehende elektrische Maschine fließt ein konstanter Strom frei von drehzahl- und drehmomentabhängigen harmonischen Überlagerungen. Dieser Konstantstrom wird durch Anlegen einer getakteten Spannung an die Wicklungen der elektrischen Maschine und die Eigeninduktivität dieser Wicklungen erzeugt. Bevorzugt ist aufgrund der Regelung dieses Konstantstroms auf einen vorgegebenen Sollwert auch der Mittelwert der aus der Batterie in das System nachfließende Strom daher bereits exakt bekannt und kann alternativ als ermittelter Laststrom durch den Wechselrichter verwendet werden.A constant current flows through the stationary electrical machine, free from speed and torque-dependent harmonic superimpositions. This constant current is generated by applying a clocked voltage to the windings of the electrical machine and the self-inductance of these windings. Due to the regulation of this constant current to a predetermined desired value, the mean value of the current flowing from the battery into the system is therefore already known exactly and can alternatively be used as the load current determined by the inverter.

In einer anderen Ausgestaltung der elektrischen Maschine umfasst das Erkennen, dass der erste Betriebsmodus vorliegt, den Schritt: Empfangen eines ersten Signals, welches bei Vorliegen des ersten Betriebsmodus gesendet wird. Eine weitere Möglichkeit des Erkennens, dass der erste Betriebsmodus vorliegt, erfolgt einfach durch Empfangen eines Signals, welches beispielsweise von einem Steuergerät, einer Regelung des Wechselrichters, eines Ladegerätes oder einer Vehicle control unit ausgegeben wird. Dieses Signal wird ausgegeben, wenn dieser erste Betriebsmodus seitens des Steuergerätes begonnen wird. Vorteilhaft wird eine weitere Möglichkeit bereitgestellt, mittels derer erkannt werden kann, dass der erste Betriebsszustand vorliegt.In another configuration of the electrical machine, detecting that the first operating mode is present includes the step: receiving a first signal, which is sent when the first operating mode is present. A further possibility of recognizing that the first operating mode is present is simply by receiving a signal which is output, for example, by a control unit, a controller for the inverter, a charging device or a vehicle control unit. This signal is output when this first operating mode is started by the control unit. A further possibility is advantageously provided, by means of which it can be recognized that the first operating state is present.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ermittlung der Kapazität des Zwischenkreiskondensators die Schritte: Ermittlung der am Zwischenkreiskondensator anliegenden Spannung über der Zeit, Ermittlung des Laststroms durch den Wechselrichter über der Zeit, Ermittlung der Kapazität des Zwischenkreiskondensators als Quotient aus dem ermittelten Strom und der ermittelten Spannung. Bevorzugt wird die Spannung an der Batterie, am Gleichspannungszwischenkreis oder direkt an dem Zwischenkreiskondensator mittels einer geeigneten Messeinrichtung erfasst und ermittelt. Aufgrund des pulsweitenmodulierten Betriebs des Wechselrichters derart, dass sich konstante Ströme durch die Wicklungen der stillstehenden Maschine ergeben, gibt es Rückwirkungen der Schaltvorgänge innerhalb des Wechselrichters, die zu Schwankungen oder Rippeln der Spannung im Gleichspannungszwischenkreis und auch am Zwischenkreiskondensator führen. Der Laststrom wird bevorzugt gleichspannungsseitig oder wechselspannungsseitig des Wechselrichters mittels einer geeigneten Messeinrichtung erfasst. Bevorzugt wird zur Ermittlung der Kapazität der Wert der Kapazität C des Zwischenkreiskondensators als Quotient des ermittelten Laststrom I zu dem Spannungshub dU der Spannungsschwankung der am Zwischenkreiskondensator anliegenden und ermittelten Spannung U pro Zeit der Spannungsschwankung dt ermittelt. Dies geschieht gemäß der Formel: C=I/(dU/dt) Vortelhaft wird ein Verfahren zur Ermittlung der Kapazität des Zwischenkreiskondensators bereitgestellt.In another embodiment of the invention, determining the capacitance of the intermediate circuit capacitor comprises the steps: determining the voltage present at the intermediate circuit capacitor over time, determining the load current through the inverter over time, determining the capacitance of the intermediate circuit capacitor as the quotient of the current determined and the determined Tension. The voltage at the battery, at the DC voltage intermediate circuit or directly at the intermediate circuit capacitor is preferably recorded and determined using a suitable measuring device. Due to the pulse-width modulated operation of the inverter in such a way that there are constant currents through the windings of the stationary machine, there are repercussions from the switching processes within the inverter, which lead to fluctuations or ripples in the voltage in the DC link and also in the link capacitor. The load current is preferably recorded on the DC voltage side or AC voltage side of the inverter using a suitable measuring device. To determine the capacitance, the value of the capacitance C of the intermediate circuit capacitor is preferably determined as the quotient of the determined load current I to the voltage swing dU of the voltage fluctuation of the voltage U present and determined at the intermediate circuit capacitor per time of the voltage fluctuation dt. This takes place according to the formula: C=I/(dU/dt) A method for determining the capacitance of the intermediate circuit capacitor is advantageously provided.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren die weiteren Schritte: Eintrag eines Fehlers in einen Fehlerspeicher, wenn als Zustand ein Defekt bestimmt wird und oder Ausgabe eines Signals an eine Regelung des Wechselrichters zur Berücksichtigung des Defektes beim weiteren Betrieb des Wechselrichters, wenn als Zustand ein Defekt bestimmt wird. Bei Vorliegen eines Defektes wird eine Schutzmaßnahme ausgeführt, um weiteren Schaden an angeschlossenen Komponenten oder deren Fehlfunktion zu vermeiden. Bevorzugt wird ein Fehler in einen Fehlerspeicher zur Dokumentation eingetragen und oder eine Diagnoseeinheit gibt ein Signal aus, bevorzugt an eine Steuereinrichtung einer angeschlossenen Komponente oder einer Regelung des Wechselrichters, um deren Betrieb an den Defekt anzupassen, bevorzugt deren Betrieb einzustellen oder deren elektrische Leistung zu reduzieren. Vorteilhaft wird ein Verfahren bereitgestellt, zum Schutz angeschlossener Komponenten.In another embodiment of the invention, the method comprises the further steps: entry of an error in an error memory if a defect is determined as the state and or outputting a signal to a controller of the inverter to take the defect into account during further operation of the inverter, if as a state a defect is determined. If there is a defect, a protective measure is taken to prevent further damage to connected components or their malfunction. An error is preferably entered in an error memory for documentation and or a diagnostic unit emits a signal, preferably to a control device of a connected component or a regulator of the inverter, in order to adapt its operation to the defect, preferably to stop its operation or to reduce its electrical power . A method is advantageously provided for protecting connected components.

Ferner umfasst die Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführt.Furthermore, the invention includes a computer program, comprising instructions that cause the device according to the invention to carry out the method steps according to the invention.

Ferner umfasst die Erfindung ein computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung diese veranlassen, die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auszuführen.Furthermore, the invention comprises a computer-readable medium, comprising instructions which, when executed by the device according to the invention, cause the device to carry out the method steps according to the invention.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above configurations and developments can be combined with one another as desired, insofar as this makes sense. Further refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Figurenlistecharacter list

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer Wechselrichteranordnung mit einer Vorrichtung zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreis-Kondensators gemäß einer Ausführungsform;
2: eine schematische Darstellung eines Diagramms von Strom- und Winkelverlauf über der Zeit, wie sie einer Ausführungsform zugrunde liegen;
3: eine schematische Darstellung eines Diagramms eines Spannungsverlaufs über der Zeit, wie er einer Ausführungsform zugrunde liegt;
4: eine schematische Darstellung eines Diagramms einer Änderung der Kapazität eines Zwischenkreiskondensators über der Zeit, wie sie einer Ausführungsform zugrunde liegt;
5: eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang und einer Vorrichtung zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators, wie es einer Ausführungsform zugrunde liegt; und
6: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.

The present invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments given in the schematic figures of the drawings. show:

1 1: a schematic representation of an inverter arrangement with a device for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor according to an embodiment;
2 1: a schematic representation of a diagram of current and angle progression over time, as they form the basis of an embodiment;
3 1: a schematic representation of a diagram of a voltage curve over time, as is the basis of an embodiment;
4 1: a schematic representation of a diagram of a change in the capacitance of an intermediate circuit capacitor over time, as is the basis of an embodiment;
5 1: a schematic representation of a vehicle with a drive train and a device for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor, as is the basis of an embodiment; and
6 FIG. 1: a schematic representation of a flowchart on which a method for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor according to one embodiment is based.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen, soweit nicht anders angegeben, mit gleichen Bezugszeichen versehen.In all figures, elements and devices that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols unless otherwise stated.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes für eine Wechselrichteranordnung mit einer Vorrichtung 200 zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators gemäß einer Ausführungsform. Die Wechselrichteranordnung umfasst einen Wechselrichter 310, an dessen Eingang ein Zwischenkreiskondensator 312 angeordnet ist. Bei dem Zwischenkreiskondensator 312 kann es sich dabei um einem in den Wechselrichter 310 integrierten Zwischenkreis-Kondensator 312 handeln. Alternativ kann der Zwischenkreis-Kondensator 312 jedoch auch als separates Bauelement oder als Baugruppe mit mehreren einzelnen Kondensatoren unabhängig von dem Wechselrichter 310 bereitgestellt werden. Der Eingang des Wechselrichters 310 ist mit einer Batterie 320 oder einer Gleichspannungsquelle verbindbar. Beispielsweise kann es sich bei der Gleichspannungsquelle um eine Batterie bzw. einen Akkumulator, wie zum Beispiel eine Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges, handeln. Am Ausgang des Wechselrichters 310 ist eine elektrische Last, wie zum Beispiel eine elektrische Maschine 330 anschließbar. Bei dem Betrieb des Wechselrichters 310 werden die Schaltelemente des Wechselrichters S1..S6 derart getaktet angesteuert, sodass ein Strom I aus der Gleichspannungsquelle durch die Phasenleitungen U, V, W und somit durch die Wicklungen der elektrischen Maschine 330 fließt. Bevorzugt wird der Strom I mittels geeigneter Messeinrichtungen im Gleichspannungszwschenkreis oder in den Phasenleitungen des Wechselrichters ermittelt. Im Gleichspannungszwischenkreis liegt dabei die Spannung U an, die aufgrund des Schaltens der Schaltelemente Schwankungen oder einen Rippel aufweist. 1 1 shows a schematic representation of a block diagram for an inverter arrangement with a device 200 for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor according to an embodiment. The inverter arrangement includes an inverter 310, at the input of which an intermediate circuit capacitor 312 is arranged. The intermediate circuit capacitor 312 can be an intermediate circuit capacitor 312 integrated in the inverter 310 . Alternatively, however, the intermediate circuit capacitor 312 can also be provided independently of the inverter 310 as a separate component or as an assembly with a plurality of individual capacitors. The input of the inverter 310 can be connected to a battery 320 or a DC voltage source. For example, the DC voltage source can be a battery or an accumulator, such as a traction battery of an electric or hybrid vehicle. An electrical load such as an electrical machine 330 can be connected to the output of the inverter 310 . When the inverter 310 is in operation, the switching elements of the inverter S1 . The current I with is preferred determined using suitable measuring devices in the DC link or in the phase lines of the inverter. The voltage U, which has fluctuations or a ripple due to the switching of the switching elements, is present in the DC voltage intermediate circuit.

Weiterhin ist eine Vorrichtung 200 zur Diagnose eines Zustands des Zwischenkreiskondensators 312 des Wechselrichters 310 für ein mittels einer Gleichspannungsquelle oder Batterie 320, dem Wechselrichter 310 und einer elektrischen Maschine 330 elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 500 dargestellt und vorgesehen. Die Vorrichtung 200 umfasst eine Diagnoseeinheit 210 mit einer Recheneinheit 240 und einem Speicher 230. Die Vorrichtung 200 mit der Diagnoseeinheit 210 ist dazu eingerichtet, die Schritte des Verfahrens 100 auszuführen. Die Diagnoseeinheit 210 erkennt, dass ein erster Betriebsmodus vorliegt, ermittelt mittels der Recheneinheit 240 die Kapazität des Zwischenkreiskondensators 312 und speichert diesen neuen Messwert, bevorzugt in dem Speicher 230. Weiter bestimmt die Diagnoseeinheit 210 den Zustand des Zwischenkreiskondensators 312 in Abhängigkeit des neuen Messwerts und mindestens eines zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten alten Messwerts. Bevorzugt entnimmt die Diagnoseeinheit 210 den alten Messwert dem Speicher 230. Bevorzugt ist die Diagnoseeiheit 210 zur Erfassung von Messgrößen, zur Kommunikation und oder zur Steuerung des Wechselrichters 310 mit diesem mittels nicht dargestellter Kommunikationsleitungen oder Funkverbindungen verbunden.Furthermore, a device 200 for diagnosing a state of the intermediate circuit capacitor 312 of the inverter 310 for a vehicle 500 that can be driven electrically by means of a DC voltage source or battery 320, the inverter 310 and an electric machine 330 is shown and provided. The device 200 includes a diagnostic unit 210 with a computing unit 240 and a memory 230. The device 200 with the diagnostic unit 210 is set up to carry out the steps of the method 100. Diagnostic unit 210 recognizes that a first operating mode is present, uses computing unit 240 to determine the capacitance of intermediate circuit capacitor 312 and stores this new measured value, preferably in memory 230. Diagnostic unit 210 also determines the state of intermediate circuit capacitor 312 as a function of the new measured value and at least an old measured value determined at an earlier point in time. The diagnostic unit 210 preferably takes the old measured value from the memory 230. The diagnostic unit 210 is preferably connected to the inverter 310 for detecting measured variables, for communication and/or for controlling the inverter 310 by means of communication lines or radio links (not shown).

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Diagramms von Stromverläufen und eines Winkelverlaufs über der Zeit, wie sie einer Ausführungsform zugrunde liegen. Die Diagnoseeinheit 210 erkennt, dass der erste Betriebsmodus vorliegt, wenn zum einen die elektrische Maschine 330 stillsteht. Wenn die elektrische Maschine stillsteht, bevorzugt der Rotor der elektrischen Maschine stillsteht, ist der Winkel Phi, der die Rotorlage des Rotors der elektrischen Maschine beschreibt, konstant. Im schematisch dargestellten Beispiel in 2 im unteren Teil des Diagramms beträgt der Winkel Phi über der Zeit konstant 50°. Im oberen Teil des Diagramms sind schematisch die Phasenströme I(t) durch die Phasen U, V, W dargestellt. Diese sind ebenfalls über der Zeit konstant. Deren Summe ergibt Null, da der Strom über zwei Phasen in die elektrische Maschine 330 fließt und über eine Phase zurück in die Batterie 320. Die Diagnoseeinheit 210 erkennt, dass der erste Betriebsmodus vorliegt, wenn sie einen vergleichbaren konstanten Stromverlauf, bevorzugt durch alle Phasen einer angeschlossenen elektrischen Maschine 330, und gleichzeitig den Stillstand der elektrischen Maschine 330 erkennt. Sodann liegen geeignete Randbedingungen zur genauen Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators eines Wechselrichters vor. 2 shows a schematic representation of a diagram of current curves and an angle curve over time, as they form the basis of an embodiment. Diagnostic unit 210 recognizes that the first operating mode is present when, on the one hand, electrical machine 330 is at a standstill. When the electrical machine is at a standstill, preferably the rotor of the electrical machine is at a standstill, the angle Phi, which describes the rotor position of the rotor of the electrical machine, is constant. In the example shown schematically in 2 in the lower part of the diagram, the angle Phi over time is a constant 50°. The phase currents I(t) through the phases U, V, W are shown schematically in the upper part of the diagram. These are also constant over time. Their sum is zero, since the current flows into the electric machine 330 via two phases and back into the battery 320 via one phase. The diagnostic unit 210 recognizes that the first operating mode is present when it has a comparable constant current profile, preferably through all phases connected electrical machine 330, and at the same time the standstill of the electrical machine 330 detects. Then there are suitable boundary conditions for the precise diagnosis of a state of an intermediate circuit capacitor of an inverter.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Diagramms eines Spannungsverlaufs über der Zeit, wie er einer Ausführungsform zugrunde liegt. Während der erste Betriebsmodus vorliegt ergibt sich aufgrund des pulsweitenmodulierten Betriebs mittels der Schaltelemente des Wechselrichters ein Verlauf der Spannung U auf der Gleichspannungsseite, wie in der 3 schematisch dargestellt. Die Amplitude der Spannungsschwankungen oder der Rippel beträgt dU. Diese Schwankungen wiederholen sich wiederkehrend mit der Zeit dt. Bevozugt ermittelt die Diagnoseeinheit 201 mittels des Quotienten des Stroms I und der Spannungsänderung dU zu dt die Kapazität C Zwischenkreiskondensators 312. Bevorzugt werden eine Mehrzahl an Spannungsänderungen dU ermittelt und ein Mittelwert davon zur Ermittlung der Kapazität verwendet. 3 shows a schematic representation of a diagram of a voltage curve over time, as is the basis of an embodiment. While the first operating mode is present, due to the pulse width modulated operation using the switching elements of the inverter, the voltage U develops on the DC voltage side as shown in FIG 3 shown schematically. The amplitude of the voltage fluctuations or ripples is dU. These fluctuations are repeated over time dt. Diagnostic unit 201 preferably determines capacitance C of intermediate circuit capacitor 312 using the quotient of current I and voltage change dU to dt. A plurality of voltage changes dU are preferably determined and a mean value thereof is used to determine the capacitance .

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Diagramms einer Änderung der Kapazität eines Zwischenkreiskondensators über der Zeit, wie sie einer Ausführungsform zugrunde liegt. 4 zeigt beispielhaft den Verlauf der Kapazität eines Zwischenkreiskondensators 312 über die Jahre. Über die ersten vier Jahr unterliegt der Zwischenkreiskondensator einer normalen Alterung, die sich in einer kontinuierlichen Abnahme der Kapazität C zeigt. In dieser Phase wird mittels der Diagnoseeinheit eine normale Alterung bestimmt. Im fünften Jahr kommt es zu einem plötzlichen starken Abfall der Kapazität. An dieser Stelle wird mittels der Diagnoseeinheit ein Defekt als Zustand des Zwischenkreiskondensators 312 bestimmt. 4 shows a schematic representation of a diagram of a change in the capacitance of an intermediate circuit capacitor over time, as is the basis of an embodiment. 4 shows an example of the course of the capacitance of an intermediate circuit capacitor 312 over the years. Over the first four years, the intermediate circuit capacitor is subject to normal aging, which is reflected in a continuous decrease in capacitance C. In this phase, normal aging is determined using the diagnostic unit. In the fifth year there is a sudden sharp drop in capacity. At this point, a defect is determined as the state of the intermediate circuit capacitor 312 by means of the diagnosis unit.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang und einer Vorrichtung zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators, wie es einer Ausführungsform zugrunde liegt. Das Fahrzeug 500 umfasst beispielhaft vier Räder 502. Bei dem Fahrzeug kann es sich jedoch auch um ein anderes beliebiges Fahrzeug zu Wasser, zu Lande oder in er Luft handeln. Eine Antriebsachse mit zwei Rädern 502 ist bevorzugt über ein Getriebe mit der elektrischen Maschine 330 verbunden. Diese wird von dem Wechselrichter 310 mit elektrischer Energie versorgt. Der Wechselrichter 310 ist eingangsseitig mit einer Batterie 320 oder einer Gleichspannungsquelle verbunden. Bevorzugt ist die Gleichspannungsquelle als Brennstoffzelle ausgeführt. In der Ausführungsform der 5 sind die Vorrichtung 200 und der Zwischenkreiskondensator 312 bevorzugt in den Wechselrichter 310 integriert und daher nicht separat dargestellt. Der Antriebsstrang des Fahrzeugs 500 umfasst den Wechselrichter 312, die Vorrichtung 200 und den Zwischenkreiskondensator 312. Bevorzugt umfasst der Antriebsstrang auch die elektrische Maschine 330 und oder die Batterie 320. 5 shows a schematic representation of a vehicle with a drive train and a device for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor, as an embodiment is based on. The vehicle 500 includes, for example, four wheels 502. However, the vehicle can also be any other vehicle on water, on land or in the air. A drive axle with two wheels 502 is preferably connected to the electric machine 330 via a transmission. This is supplied with electrical energy by the inverter 310 . The inverter 310 is connected to a battery 320 or a DC voltage source on the input side. The DC voltage source is preferably designed as a fuel cell. In the embodiment of 5 the device 200 and the intermediate circuit capacitor 312 are preferably integrated into the inverter 310 and are therefore not shown separately. The vehicle powertrain 500 includes the inverter 312, the device 200 and the link capacitor 312. Before The drive train preferably also includes the electric machine 330 and/or the battery 320.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren 100, zur Diagnose eines Zustands eines Zwischenkreiskondensators 312 eines Wechselrichters 310 für ein mittels einer Batterie 320, dem Wechselrichter 310 und einer elektrischen Maschine 330 elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 500, gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Mit Schritt 105 startet das Verfahren. In Schritt 110 wird erkannt, dass ein erster Betriebsmodus vorliegt. Hierzu wird bevorzugt in Schritt 114 erkannt, dass die elektrische Maschine 330 stillsteht und bevorzugt in Schritt 116 erkannt, dass mittels Pulsweitenmodulation eine Spannung an den Ausgängen des Wechselrichters 310 erzeugt wird, sodass ein konstanter Strom durch die Wicklungen der elektrischen Maschine 330 resultiert. Bevorzugt erfolgt dieses Erkennen in Schritt 112 indem ein erstes Signal seitens der Diagnoseeinheit 210 empfangen wird, welches bei Vorliegen des ersten Betriebsmodus gesendet wird. Bevorzugt wird dieses Signal von einen weiteren Steuergerät, einer vehicle control unit oder einer Regelung des Wechselrichters 312 ausgesendet. In Schritt 120 wird eine Kapazität des Zwischenkreiskondensators 312 ermittelt. Hierzu werden bevorzugt in Schritt 122 die am Zwischenkreiskondensator 312 anliegende Spannung U über der Zeit ermittelt, bevorzugt in Schritt 124 der Laststrom I durch den Wechselrichter 312 ermittelt und bevorzugt in Schritt 126 die Kapazität des Zwischenkreiskondensators 312 als Quotient aus dem ermittelten Strom und der ermittelten Spannung ermittelt. In Schritt 130 wird die ermittelte Kapazität des Zwischenkreiskondensators 312 als neuer Messwert gespeichert. In Schritt 140 wird der Zustand des Zwischenkreiskondensators 312 in Abhängigkeit des neuen Messwerts und mindestens eines zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten alten Messwerts bestimmt oder klassifiziert. Bevorzugt wird dabei eine normale Alterung bestimmt oder klassifiziert, wenn ein Gradient, der in Abhängigikeit des neuen Messwerts und mindestens einem alten Messwert ermittelt wird, einen ersten vorgebbaren Schwellwert nicht unterschreitet. Weiter wird bevorzugt als Zustand ein Defekt bestimmt oder klassifiziert, wenn der Gradient den ersten vorgebbaren Schwellwert oder einen zweiten vorgebbaren Schwellwert unterschreitet. Bevorzugt wird in Schritt 150 ein Fehler in einen Fehlerspeicher eingetragen, wenn als Zustand ein Defekt bestimmt wird und oder in Schritt 160 ein Signal an eine Regelung des Wechselrichters ausgegeben zur Berücksichtigung des Defektes beim weiteren Betrieb des Wechselrichters, wenn als Zustand ein Defekt bestimmt wird. Mit Schritt 165 endet das Verfahren. 6 shows a schematic representation of a flowchart as a method 100 for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor 312 of an inverter 310 for a vehicle 500 that can be driven electrically by means of a battery 320, the inverter 310 and an electric machine 330, according to one embodiment. The method starts with step 105 . In step 110 it is recognized that a first operating mode is present. For this purpose, it is preferably recognized in step 114 that the electrical machine 330 is stationary and preferably recognized in step 116 that a voltage is generated at the outputs of the inverter 310 by means of pulse width modulation, so that a constant current through the windings of the electrical machine 330 results. This detection preferably takes place in step 112 in that a first signal is received by diagnostic unit 210, which is sent when the first operating mode is present. This signal is preferably sent out by a further control device, a vehicle control unit or a controller of the inverter 312 . In step 120, a capacitance of the intermediate circuit capacitor 312 is determined. For this purpose, the voltage U present at the intermediate circuit capacitor 312 is preferably determined over time in step 122, the load current I through the inverter 312 is preferably determined in step 124 and the capacitance of the intermediate circuit capacitor 312 is preferably determined in step 126 as the quotient of the current determined and the voltage determined determined. In step 130, the determined capacitance of the intermediate circuit capacitor 312 is stored as a new measured value. In step 140 the state of the intermediate circuit capacitor 312 is determined or classified as a function of the new measured value and at least one old measured value determined at an earlier point in time. In this case, normal aging is preferably determined or classified if a gradient, which is determined as a function of the new measured value and at least one old measured value, does not fall below a first predefinable threshold value. Furthermore, a defect is preferably determined or classified as the state if the gradient falls below the first predefinable threshold value or a second predefinable threshold value. An error is preferably entered in an error memory in step 150 if a defect is determined as the status and/or a signal is output to a controller of the inverter in step 160 to take the defect into account during further operation of the inverter if a defect is determined as the status. With step 165 the method ends.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102016207378 A1 [0004]

Claims

Method (100) for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor of an inverter for a vehicle that can be driven electrically by means of a battery, the inverter and an electric machine, with the steps: detecting (110) that a first operating mode is present, determining (120) a capacitance of the intermediate circuit capacitor (312) storage (130) of the determined capacitance of the intermediate circuit capacitor (312) as a new measured value determination (140) of the state of the intermediate circuit capacitor as a function of the new measured value and at least one old measured value determined at an earlier point in time, characterized in that the detection ( 110) that the first operating mode is present, comprising the steps: detecting (114) that the electric machine (330) is at a standstill, detecting (116) that a voltage is generated at the outputs of the inverter (310) by means of pulse width modulation, so that a constant current through the windings of the electrical machine (330) results.

procedure after claim 1 , normal aging being determined as the state if a gradient, which is determined as a function of the new measured value and at least one old measured value, does not fall below a first predeterminable threshold value and a defect is determined as the state if the gradient exceeds the first predeterminable threshold value or falls below a second predefinable threshold value.

Method according to one of the preceding claims, wherein the detection (114) that the electrical machine (330) is at a standstill takes place as a function of a determination of the speed of the electrical machine (330), and or recognizing (116) that a voltage is generated at the outputs of the inverter (310) by means of pulse width modulation, resulting in a constant current through the windings of the electrical machine (330), comprising the steps: Determining a voltage or a current at the outputs of the inverter (310).

A method according to any one of the preceding claims, wherein detecting (110) that the first mode of operation is present comprises the step of: Receiving (112) a first signal, which is sent when the first operating mode is present.

Method according to one of the preceding claims, wherein the determination (120) of the capacitance of the intermediate circuit capacitor comprises the steps: Determination (122) of the voltage present at the intermediate circuit capacitor over time, determination (124) of the load current through the inverter, Determination (126) of the capacitance of the intermediate circuit capacitor as the quotient of the determined current and the determined voltage.

Method according to one of the preceding claims, with the further steps: Entry (150) of an error in an error memory if a defect is determined as the status and or output (160) of a signal to a controller of the inverter (310) to take the defect into account during further operation of the inverter (310) if the status is on defect is determined.

Device (200) for diagnosing a state of an intermediate circuit capacitor (312) of an inverter (310) for a vehicle (500) that can be driven electrically by means of a battery (320), the inverter (310) and an electric machine (330), the device ( 200) comprises a diagnostic unit (210) with a computing unit (240) and a memory (230) and is set up to carry out the steps of the method (100) according to one of Claims 1 until 6 to execute.

Drive train (400) with a device (200) according to claim 7

Vehicle (500) with a drive train (400). claim 8 .

Computer program comprising instructions that cause the device according to claim 7 the method steps according to one of Claims 1 until 6 executes

A computer-readable medium comprising instructions that, when executed by the device, claim 7 , This cause the process steps according to one of Claims 1 until 6 to execute.