WO2009053262A1 - Method and device for detecting and locating faults in a rectifier and/or an electric machine of an electric drive - Google Patents

Method and device for detecting and locating faults in a rectifier and/or an electric machine of an electric drive Download PDF

Info

Publication number
WO2009053262A1
WO2009053262A1 PCT/EP2008/063669 EP2008063669W WO2009053262A1 WO 2009053262 A1 WO2009053262 A1 WO 2009053262A1 EP 2008063669 W EP2008063669 W EP 2008063669W WO 2009053262 A1 WO2009053262 A1 WO 2009053262A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
control unit
circuit breaker
switches
converter
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/063669
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Kuschnarew
Volker Hartmann
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Publication of WO2009053262A1 publication Critical patent/WO2009053262A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G01R31/42—AC power supplies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/18—Modifications for indicating state of switch

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting and locating errors in a converter and / or an electric machine of an electric drive.
  • a converter In hybrid, electric and fuel cell vehicles with an electric drive a converter is used. This is positioned between the vehicle battery and the electric motor of the vehicle.
  • the converter has, for example, six circuit breakers that form a three-phase bridge circuit.
  • the inverter is used to convert the energy stored in the battery into the phase currents of the electric motor.
  • the power switches are controlled by a control unit in order to provide the phase currents of the electric motor in the desired manner.
  • a drive device for an electric vehicle is known from DE 298 15 331 U1, which can be used both in vehicles with a single electric motor drive and in hybrid vehicles with alternating or parallel drive by an electric motor or by an internal combustion engine.
  • the known drive device has a permanent-magnet synchronous machine which can be operated in engine operation and in generator operation as well as in idling operation.
  • the known drive device has a battery that feeds the synchronous machine in motor operation and can be fed from the synchronous machine during generator operation.
  • a converter is provided, to which a DC link capacitor is connected in parallel.
  • the inverter has a total of six power switches, which form a three-phase bridge circuit. Each line switch is connected in parallel with a freewheeling diode.
  • the Circuit-breakers are activated by a control unit, which is connected to the circuit breakers via an output stage, and thus clocked or inactivated in order to block them.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for detecting and locating faults in a converter and / or an electric machine of an electric drive.
  • Disconnection features the electrical isolation between the high-voltage circuit and the extra-low voltage circuit of the drive is maintained when checking the functionality of the drive.
  • the functionality of the converter can be checked both with and without connected electrical machine by means of the invention. It can be determined whether one or more of the power switches are defective. In each case a short circuit and, for example, a high resistance caused by a through-fused bonding wire can be diagnosed as defects. Furthermore, a break in the machine, a missing connection to the machine, an insulation fault and a fault in the diodes can be diagnosed. For the claimed test, a low voltage is used, since when open to the electrical machine switching on the high voltage is not allowed.
  • FIG 1. shows a circuit diagram, which are essential for understanding the invention components of a device for detecting and locating faults in a converter and / or an electrical machine of an electric Drive contains.
  • the illustrated inverter UR includes a total of six power switches Ql, Q2, Q3, Q4, Q5 and Q6, which form a three-phase bridge circuit.
  • the power switches are preferably realized in the form of MOS field-effect transistors, each having a gate terminal, a drain terminal and a source terminal. Alternatively, however, they can also be realized in the form of IGBTs, which each have a gate, a collector and an emitter.
  • the circuit breaker Ql is a freewheeling diode Dl, the circuit breaker Q2 a freewheeling diode D2, the circuit breaker Q3 a freewheeling diode D3, the circuit breaker Q4 a freewheeling diode D4, the circuit breaker Q5 a freewheeling diode D5 and the circuit breaker Q6 a freewheeling diode D6 connected in parallel.
  • the power switches Q1,..., Q6 are each realized in the form of a MOS field-effect transistor.
  • the gate G of the circuit breaker Ql is controlled by a driver 7, the gate of the power switch Q2 from a driver 9, the gate of the power switch Q3 from a driver 11, the gate of the power switch Q4 from a driver 8, the gate of the power switch Q5 of a Driver 10 and the gate of the power switch Q6 from a driver 12.
  • the drivers 7,..., 12 are each supplied with a DC supply voltage from a low-voltage source 3, which is, for example, a 12V battery. This is shown in more detail in FIG. 1 only for the drivers 7 and 8.
  • DC voltage DCl- provides.
  • the DC voltages DCl + and DCl- are provided to the driver 7.
  • the voltage supply of the driver 8 via a galvanic separator 4b, which provides at its output a DC voltage DC2 +, a reference potential GND2 and a DC voltage DC2-.
  • the DC voltages DC2 + and DC2- are provided to the driver 8.
  • the circuit breakers Ql, ..., Q6 are controlled by a control computer 5, which is divided in Figure 1 into three sub-components.
  • the control computer 5 controls the driver 7 via a galvanic separating element 4c and the driver 8 via a galvanic separating element 4d.
  • the control computer 5 is further connected to a fault memory 14, a display 15 and a higher-level control unit 16.
  • the higher-level control unit 16 is provided, inter alia, to actuate a switching device 2, via which the two terminals of a high-voltage source 1 are connected to the converter UR.
  • This high voltage source is, for example, a battery, an ultra-cap or a fuel cell.
  • the converter UR is further connected in parallel with a DC link capacitor C1.
  • the upper terminal of the intermediate circuit capacitor C1 in FIG. 1 is connected to ground via a first voltage divider R9 / R10.
  • the lower terminal of the intermediate circuit capacitor C1 in FIG. 1 is connected via a second voltage circuit. expensive R7 / R8 connected to ground.
  • the connection point between the resistors R9 and RIO of the first voltage divider is connected to a first terminal of a voltage evaluation unit 6.
  • the connection point between the resistors 7 and 8 of the second voltage divider is connected to a second terminal of the voltage evaluation unit 6.
  • the control computer 5 is further provided for driving switches Q7, Q8, Q9, Q10, Q11 and Q12.
  • the control computer 5 activates the switch Q7 via the galvanic isolating element 4c and the switch Q8 via the galvanic isolating element 4d.
  • the control of the other switches Q9, QlO, QIl and Q12 also takes place by means of the control computer 5 via galvanic separating elements. This control of the further switches is not shown in FIG.
  • the switch Q7 which is realized in the form of a switching transistor in FIG. 1, is associated with the power switch Q1 and is arranged between the low-voltage source 3 and the drain terminal D of the circuit breaker Q1.
  • the emitter of the switching transistor Q7 is connected to the drain terminal D of the power switch Ql via an ohmic resistor Rl in combination. If the switch Q7 is switched to be permeable by the control computer 5, then the DC voltage DCl +, which is preferably 12 V, is applied via the resistor Rl to the drain terminal D of the circuit breaker Ql.
  • the switch Q8 which is also realized in the form of a switching transistor in FIG. 1, is assigned to the power switch Q4 and is arranged between the low-voltage source 3 and the drain terminal of the power switch Q4.
  • the emitter of the switching transistor Q8 is connected to the drain terminal D of the power switch Q4 via an ohmic resistor R4 in combination. If the switch Q8 is switched to be permeable by the control computer 5, the DC voltage DC2 +, which is preferably 12 V, is applied via the resistor R4 to the drain terminal D of the circuit breaker Q4.
  • switch Q9 is associated with power switch Q2, switch Q10 with power switch Q5, switch Q11 with power switch Q3, and switch Q12 with power switch Q6. If these switches are switched to be permeable by the control computer 5, the supply voltage of the respective driver is applied via the respective switch and an ohmic resistor to the drain terminal of the respective circuit breaker.
  • the source terminal S of the circuit breaker Ql and the anode of the freewheeling diode Dl are connected via a circuit node KNl with the phase terminal U of the electric machine 13.
  • the source terminal S of the circuit breaker Q2 and the anode of the freewheeling diode D2 are connected via a circuit node KN2 to the phase terminal V of the electric machine 13.
  • the source terminal S of the circuit breaker Q3 and the anode of the freewheeling diode D3 are applied via a circuit node KN3 to the phase connection W of the electric machine see 13th
  • the circuit node KN1 is connected to ground via a third voltage divider R11 / R12.
  • the circuit node KN2 is connected to ground via a fourth voltage divider R13 / R14 in combination.
  • a fifth voltage divider R15 / R16 is provided between the node KN3 and ground.
  • connection point between the resistors RIl and R12 of the third voltage divider is connected to a third input the voltage evaluation unit 6 connected.
  • the connection point between the resistors R13 and R14 of the fourth voltage divider is connected to a fourth input of the voltage evaluation unit 6.
  • the connection point between the resistors R15 and R16 of the fifth voltage divider is connected to a fifth input of the voltage evaluation unit 6.
  • the drain terminals of the power switches Q1, Q2 and Q3 are connected to the voltage evaluation unit 6 respectively via the resistor R9, the drain terminal of the power switch Q4 via the resistor RI1, the drain terminal of the power switch Q5 via the resistor R13 and the drain terminal of circuit breaker Q6 via resistor R15.
  • the voltage evaluation unit 6 is in constant communication with the control computer 5 or is an integral part of the control computer 5.
  • a first step S1 the control computer 5 switches through the switch Q7, so that the DC supply voltage provided by the low-voltage source 3 via the galvanic isolating element 4a is applied to the drain terminal of the circuit breaker Q1 via the conductive switch Q7 and the resistor R1 , If the power switch Ql is realized as IGBT, then the supply DC voltage is applied to the collector terminal of the IGBT.
  • a through-connection of the circuit breaker Ql This happens because the control computer 5 via the galvanic isolator 4c outputs a control signal to the driver 7, which in turn drives the gate of the circuit breaker Ql to switch the power switch Ql in the transmissive state.
  • the voltage evaluation unit 6, which is informed by the control computer 5 of the connection of the circuit breaker Ql and which is connected via the resistor RIl to the source terminal of the power switch Ql detected at this source terminal S of Circuit-breaker Ql applied voltage.
  • the voltage evaluation unit 6 evaluates the detected voltage in a step S4. In this case, the voltage evaluation unit 6 recognizes from the detected voltage level whether it corresponds to a desired predetermined value or not. If the detected voltage value corresponds to the desired predetermined value, the functionality of the circuit breaker Ql is considered to be given.
  • step S5 the steps S1 to S4 described above are repeated for the further power switches Q2, Q3, Q4, Q5 and Q6 in order to also check their functionality.
  • All of the aforementioned steps are first carried out in a first pass, in which the high-voltage source 1 is disconnected from the converter UR and in which the electric machine 13 is connected to the converter UR.
  • this error may be due to a malfunction of a circuit breaker or due to a defect of the electric machine.
  • a second pass is made after the first pass, in which the above-mentioned steps S 1 to S 5 with the electric machine disconnected from the converter be repeated. If it results from this second pass that the error still exists, then the voltage evaluation unit 6 or the control computer 5 to the result that there is a malfunction of one or more circuit breakers. On the other hand, if it results from the second pass that the error no longer exists, then the voltage evaluation unit 6 or the control computer 5 comes to the conclusion that a defect of the electrical machine is present.
  • the evaluation results obtained are stored in the error memory 14 in an advantageous manner.
  • This error memory can be read out by the service personnel in order to be able to carry out any necessary service work.
  • the results of the evaluations carried out can also be displayed on the display 15. This may be an alphanumeric display or also an optical error signaling, which informs the user of the presence of a fault of the converter UR or of the electric machine 13.
  • the determined results of the evaluation are forwarded in an advantageous manner from the control computer 5 to the higher-level control unit 16. This ensures, in the presence of a fault in the electrical machine and a malfunction of one or more of the circuit breakers of the inverter by a corresponding control of the switching device 2 that the high voltage source 1 is disconnected from the inverter UR.
  • the invention described above is particularly applicable to a hybrid vehicle, an electric vehicle and a fuel cell vehicle with electric drive and is suitable for checking the functionality of the converter with and without a connected electric machine. This check is made, for example, after each start of a vehicle before a concern of the high voltage power supply to the inverter. This check determines whether a circuit breaker or multiple circuit breakers of the drive are defective or not. As defects, especially dered short circuits and high resistance, for example due to melted bond wires. As described above, a low voltage is used for the above-mentioned check, since a connection of the high voltage power supply is prohibited when the connection to the electrical machine is open.
  • This extra-low voltage which is the supply voltage of the drive circuit breakers of the inverter, is available even if the connection to the high voltage supply is not present.
  • This supply voltage of the driver is placed on the drain terminals or the collectors of the circuit breaker with only a small additional circuit complexity. If the circuit breakers are then switched through in succession, then conclusions can be drawn on whether the operability of the converter is given or not by means of a voltage evaluation circuit connected to its emitter or source and / or collector or drain.
  • a galvanic separating element may be provided between the control unit 5 and the voltage evaluating unit 6.
  • the control unit 5 is arranged high voltage side.
  • the DC supply voltage of the driver of one of the power switches is first applied via a controlled switch to the drain or collector terminal of the circuit breaker. Then, detection is made at the source or emitter terminal and voltage applied to the drain or collector terminal of the circuit breaker, and finally, evaluation of the detected voltages. By means of this simplified method, it can be detected, for example, whether the respective power switch has a short circuit. Switching through the circuit breaker is not necessary for this check.
  • step S2 An alternative to the above-mentioned step S2 is to switch through a plurality of circuit breakers at the same time in order to be able to draw conclusions about faults in the electric drive.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and a device for detecting and locating faults in a rectifier and/or an electric machine of an electric drive. The excitation direct current voltage of the driver of one of the circuit breakers is connected via a controlled switch to the drain or collector connection of the circuit breaker, and the voltage present at the source or emitter connection and/or at the drain or collector connection of the circuit breaker is detected and evaluated.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zur Detektion und Lokalisierung von Fehlern in einem Umrichter und/oder einer elektrischen Ma- schine eines elektrischen AntriebsMethod and device for detecting and locating faults in a converter and / or an electrical machine of an electric drive
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion und Lokalisierung von Fehlern in einem Umrichter und/oder einer elektrischen Maschine eines elektrischen An- triebs .The invention relates to a method and a device for detecting and locating errors in a converter and / or an electric machine of an electric drive.
In Hybrid-, Elektro- und Brennstoffzellen-Fahrzeugen mit einem elektrischen Antrieb wird ein Umrichter verwendet. Dieser ist zwischen der Fahrzeugbatterie und dem Elektromotor des Fahrzeugs positioniert. Der Umrichter weist beispielsweise sechs Leistungsschalter auf, die eine Drehstrombrückenschal- tung bilden. Der Umrichter dient zur Umwandlung der in der Batterie gespeicherten Energie in die Phasenströme des Elektromotors. Die Leistungsschalter werden von einer Steuerein- heit angesteuert, um die Phasenströme des Elektromotors in jeweils gewünschter Weise bereitzustellen.In hybrid, electric and fuel cell vehicles with an electric drive a converter is used. This is positioned between the vehicle battery and the electric motor of the vehicle. The converter has, for example, six circuit breakers that form a three-phase bridge circuit. The inverter is used to convert the energy stored in the battery into the phase currents of the electric motor. The power switches are controlled by a control unit in order to provide the phase currents of the electric motor in the desired manner.
Aus der DE 298 15 331 Ul ist eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug bekannt, die sowohl in Fahrzeugen mit allei- nigem Elektromotorantrieb als auch in Hybridfahrzeugen mit wechselweisem bzw. parallelem Antrieb durch einen Elektromotor bzw. durch eine Verbrennungsmaschine Verwendung finden kann. Die bekannte Antriebsvorrichtung weist eine im Motorbetrieb und im Generatorbetrieb sowie im Leerlaufbetrieb betreibbare permanenterregte Synchronmaschine auf. Des Weiteren weist die bekannte Antriebsvorrichtung eine im Motorbetrieb die Synchronmaschine speisende und im Generatorbetrieb aus der Synchronmaschine speisbare Batterie auf. Zwischen der Batterie und der Synchronmaschine ist ein Umrichter vorgese- hen, welchem ein Zwischenkreiskondensator parallelgeschaltet ist. Der Umrichter weist insgesamt sechs Leistungsschalter auf, die eine Drehstrombrückenschaltung bilden. Jedem Leitungsschalter ist eine Freilaufdiode parallelgeschaltet. Die Leistungsschalter werden von einer Steuereinheit, die über eine Endstufe mit den Leistungsschaltern in Verbindung steht, aktiviert und damit geregelt getaktet bzw. inaktiviert und damit gesperrt.A drive device for an electric vehicle is known from DE 298 15 331 U1, which can be used both in vehicles with a single electric motor drive and in hybrid vehicles with alternating or parallel drive by an electric motor or by an internal combustion engine. The known drive device has a permanent-magnet synchronous machine which can be operated in engine operation and in generator operation as well as in idling operation. Furthermore, the known drive device has a battery that feeds the synchronous machine in motor operation and can be fed from the synchronous machine during generator operation. Between the battery and the synchronous machine, a converter is provided, to which a DC link capacitor is connected in parallel. The inverter has a total of six power switches, which form a three-phase bridge circuit. Each line switch is connected in parallel with a freewheeling diode. The Circuit-breakers are activated by a control unit, which is connected to the circuit breakers via an output stage, and thus clocked or inactivated in order to block them.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion und Lokalisierung von Fehlern in einem Umrichter und/oder einer elektrischen Maschine eines elektrischen Antriebs anzugeben.The object of the invention is to provide a method and a device for detecting and locating faults in a converter and / or an electric machine of an electric drive.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features specified in claim 1 and by a device having the features specified in claim 10. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass mit nur geringem Aufwand an zusätzlichen Bauteilen eine Diagnose des Antriebs durchgeführt werden kann. Da die Versorgung der Treiber des Umrichters bereits über eine galvanischeThe advantages of the invention are in particular that with little effort on additional components, a diagnosis of the drive can be performed. Since the supply of the drivers of the inverter already has a galvanic
Trennung verfügt, bleibt bei der Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Antriebs die galvanische Trennung zwischen dem Hochspannungskreis und dem Kleinspannungskreis des Antriebs erhalten .Disconnection features, the electrical isolation between the high-voltage circuit and the extra-low voltage circuit of the drive is maintained when checking the functionality of the drive.
In vorteilhafter Weise kann mittels der Erfindung die Funktionsfähigkeit des Umrichters sowohl mit als auch ohne angeschlossener elektrischer Maschine überprüft werden. Dabei kann festgestellt werden, ob ein oder mehrere der Leistungs- Schalter defekt sind. Als Defekte können jeweils ein Kurz- schluss und eine beispielsweise von einem durchschmolzenen Bonddraht verursachte Hochohmigkeit diagnostiziert werden. Weiterhin kann ein Leiterbruch der Maschine, eine fehlende Verbindung zur Maschine, ein Isolationsfehler und ein Fehler in den Dioden diagnostiziert werden. Für die beanspruchte Überprüfung wird eine Kleinspannung verwendet, da bei offener Verbindung zur elektrischen Maschine ein Einschalten der Hochspannung nicht erlaubt ist.Advantageously, the functionality of the converter can be checked both with and without connected electrical machine by means of the invention. It can be determined whether one or more of the power switches are defective. In each case a short circuit and, for example, a high resistance caused by a through-fused bonding wire can be diagnosed as defects. Furthermore, a break in the machine, a missing connection to the machine, an insulation fault and a fault in the diodes can be diagnosed. For the claimed test, a low voltage is used, since when open to the electrical machine switching on the high voltage is not allowed.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren beispielhafter Erläuterung anhand der Figur 1. Diese zeigt ein Schaltbild, welches die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauteile einer Vorrichtung zur Detektion und Lokalisierung von Fehlern in einem Umrichter und/oder ei- ner elektrischen Maschine eines elektrischen Antriebs enthält.Further advantageous features of the invention will become apparent from their exemplary explanation with reference to FIG 1. This shows a circuit diagram, which are essential for understanding the invention components of a device for detecting and locating faults in a converter and / or an electrical machine of an electric Drive contains.
Der dargestellte Umrichter UR enthält insgesamt sechs Leistungsschalter Ql, Q2, Q3, Q4, Q5 und Q6, die eine Drehstrom- brückenschaltung bilden. Die Leistungsschalter sind vorzugsweise in Form von MOS-Feldeffekttransistoren realisiert, die jeweils einen Gate-Anschluss, einen Drain-Anschluss und einen Source-Anschluss aufweisen. Sie können aber alternativ dazu auch in Form von IGBT' s realisiert werden, welche jeweils ein Gate, einen Kollektor und einen Emitter aufweisen.The illustrated inverter UR includes a total of six power switches Ql, Q2, Q3, Q4, Q5 and Q6, which form a three-phase bridge circuit. The power switches are preferably realized in the form of MOS field-effect transistors, each having a gate terminal, a drain terminal and a source terminal. Alternatively, however, they can also be realized in the form of IGBTs, which each have a gate, a collector and an emitter.
Dem Leistungsschalter Ql ist eine Freilaufdiode Dl, dem Leistungsschalter Q2 eine Freilaufdiode D2, dem Leistungsschalter Q3 eine Freilaufdiode D3, dem Leistungsschalter Q4 eine Frei- laufdiode D4, dem Leistungsschalter Q5 eine Freilaufdiode D5 und dem Leistungsschalter Q6 eine Freilaufdiode D6 parallel geschaltet .The circuit breaker Ql is a freewheeling diode Dl, the circuit breaker Q2 a freewheeling diode D2, the circuit breaker Q3 a freewheeling diode D3, the circuit breaker Q4 a freewheeling diode D4, the circuit breaker Q5 a freewheeling diode D5 and the circuit breaker Q6 a freewheeling diode D6 connected in parallel.
Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass die Leistungsschal- ter Ql, ..., Q6 jeweils in Form eines MOS-Feldeffekttran- sistors realisiert sind.In the following, it is assumed that the power switches Q1,..., Q6 are each realized in the form of a MOS field-effect transistor.
Das Gate G des Leistungsschalters Ql wird von einem Treiber 7 angesteuert, das Gate des Leistungsschalters Q2 von einem Treiber 9, das Gate des Leistungsschalters Q3 von einem Treiber 11, das Gate des Leistungsschalters Q4 von einem Treiber 8, das Gate des Leistungsschalters Q5 von einem Treiber 10 und das Gate des Leistungsschalters Q6 von einem Treiber 12. Die Treiber 7, ..., 12 werden jeweils von einer Niederspannungsquelle 3, bei der es sich beispielsweise um eine 12V- Batterie handelt, mit einer Versorgungsgleichspannung beauf- schlagt. Dies ist in der Figur 1 lediglich für die Treiber 7 und 8 detaillierter dargestellt.The gate G of the circuit breaker Ql is controlled by a driver 7, the gate of the power switch Q2 from a driver 9, the gate of the power switch Q3 from a driver 11, the gate of the power switch Q4 from a driver 8, the gate of the power switch Q5 of a Driver 10 and the gate of the power switch Q6 from a driver 12. The drivers 7,..., 12 are each supplied with a DC supply voltage from a low-voltage source 3, which is, for example, a 12V battery. This is shown in more detail in FIG. 1 only for the drivers 7 and 8.
Die Spannungsversorgung des Treibers 7 erfolgt über ein galvanisches Trennelement 4a, welches an seinem Ausgang eine Gleichspannung DCl+, ein Bezugspotential GNDl und eineThe voltage supply of the driver 7 via a galvanic isolation element 4a, which at its output a DC voltage DCl +, a reference potential GNDl and a
Gleichspannung DCl- bereitstellt. Die Gleichspannungen DCl+ und DCl- werden dem Treiber 7 zur Verfügung gestellt.DC voltage DCl- provides. The DC voltages DCl + and DCl- are provided to the driver 7.
Die Spannungsversorgung des Treibers 8 erfolgt über ein gal- vanisches Trennelement 4b, welches an seinem Ausgang eine Gleichspannung DC2+, ein Bezugspotential GND2 und eine Gleichspannung DC2- bereitstellt. Die Gleichspannungen DC2+ und DC2- werden dem Treiber 8 zur Verfügung gestellt.The voltage supply of the driver 8 via a galvanic separator 4b, which provides at its output a DC voltage DC2 +, a reference potential GND2 and a DC voltage DC2-. The DC voltages DC2 + and DC2- are provided to the driver 8.
Die Leistungsschalter Ql, ..., Q6 werden von einem Steuerrechner 5 angesteuert, welcher in der Figur 1 in drei Teilkomponenten aufgeteilt ist. Der Steuerrechner 5 steuert den Treiber 7 über ein galvanisches Trennelement 4c und den Treiber 8 über ein galvanisches Trennelement 4d an. Der Steuer- rechner 5 ist des Weiteren mit einem Fehlerspeicher 14, einer Anzeige 15 und einer übergeordneten Steuereinheit 16 verbunden. Die übergeordnete Steuereinheit 16 ist unter anderem dazu vorgesehen, eine Schaltvorrichtung 2 zu betätigen, über welche die beiden Anschlüsse einer Hochspannungsquelle 1 mit dem Umrichter UR verbunden sind. Bei dieser Hochspannungsquelle handelt es sich beispielsweise um eine Batterie, ein Ultra-Cap oder eine Brennstoffzelle. Dem Umrichter UR ist des Weiteren ein Zwischenkreiskondensator Cl parallel geschaltet.The circuit breakers Ql, ..., Q6 are controlled by a control computer 5, which is divided in Figure 1 into three sub-components. The control computer 5 controls the driver 7 via a galvanic separating element 4c and the driver 8 via a galvanic separating element 4d. The control computer 5 is further connected to a fault memory 14, a display 15 and a higher-level control unit 16. The higher-level control unit 16 is provided, inter alia, to actuate a switching device 2, via which the two terminals of a high-voltage source 1 are connected to the converter UR. This high voltage source is, for example, a battery, an ultra-cap or a fuel cell. The converter UR is further connected in parallel with a DC link capacitor C1.
Der in der Figur 1 obere Anschluss des Zwischenkreiskondensa- tors Cl ist über einen ersten Spannungsteiler R9/R10 mit Masse verbunden. Der in der Figur 1 untere Anschluss des Zwi- schenkreiskondensators Cl ist über einen zweiten Spannungs- teuer R7/R8 mit Masse verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R9 und RIO des ersten Spannungsteilers ist mit einem ersten Anschluss einer Spannungsauswerteeinheit 6 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 7 und 8 des zweiten Spannungsteiler ist an einen zweiten Anschluss der Spannungsauswerteeinheit 6 angeschlossen.The upper terminal of the intermediate circuit capacitor C1 in FIG. 1 is connected to ground via a first voltage divider R9 / R10. The lower terminal of the intermediate circuit capacitor C1 in FIG. 1 is connected via a second voltage circuit. expensive R7 / R8 connected to ground. The connection point between the resistors R9 and RIO of the first voltage divider is connected to a first terminal of a voltage evaluation unit 6. The connection point between the resistors 7 and 8 of the second voltage divider is connected to a second terminal of the voltage evaluation unit 6.
Der Steuerrechner 5 ist des Weiteren zur Ansteuerung von Schaltern Q7, Q8, Q9, QlO, QIl und Q12 vorgesehen. Der Steu- errechner 5 steuert den Schalter Q7 über das galvanische Trennelement 4c und den Schalter Q8 über das galvanische Trennelement 4d an. Die Ansteuerung der weiteren Schalter Q9, QlO, QIl und Q12 erfolgt ebenfalls mittels des Steuerrechners 5 über galvanische Trennelemente. Diese Ansteuerung der wei- teren Schalter ist in der Figur 1 nicht dargestellt.The control computer 5 is further provided for driving switches Q7, Q8, Q9, Q10, Q11 and Q12. The control computer 5 activates the switch Q7 via the galvanic isolating element 4c and the switch Q8 via the galvanic isolating element 4d. The control of the other switches Q9, QlO, QIl and Q12 also takes place by means of the control computer 5 via galvanic separating elements. This control of the further switches is not shown in FIG.
Der Schalter Q7, der in der Figur 1 in Form eines Schalttransistors realisiert ist, ist dem Leistungsschalter Ql zugeordnet und zwischen der Niederspannungsquelle 3 und dem Drain- Anschluss D des Leistungsschalters Ql angeordnet. Der Emitter des Schalttransistors Q7 steht mit dem Drain-Anschluss D des Leistungsschalter Ql über einen Ohmschen Widerstand Rl in Verbindung. Wird der Schalter Q7 vom Steuerrechner 5 durchlässig geschaltet, dann wird die Gleichspannung DCl+, die vorzugsweise 12 V beträgt, über den Widerstand Rl an den Drain-Anschluss D des Leistungsschalters Ql angelegt.The switch Q7, which is realized in the form of a switching transistor in FIG. 1, is associated with the power switch Q1 and is arranged between the low-voltage source 3 and the drain terminal D of the circuit breaker Q1. The emitter of the switching transistor Q7 is connected to the drain terminal D of the power switch Ql via an ohmic resistor Rl in combination. If the switch Q7 is switched to be permeable by the control computer 5, then the DC voltage DCl +, which is preferably 12 V, is applied via the resistor Rl to the drain terminal D of the circuit breaker Ql.
Der Schalter Q8, der in der Figur 1 ebenfalls in Form eines Schalttransistors realisiert ist, ist dem Leistungsschalter Q4 zugeordnet und zwischen der Niederspannungsquelle 3 und dem Drain-Anschluss des Leistungsschalters Q4 angeordnet. Der Emitter des Schalttransistors Q8 steht mit dem Drain-Anschluss D des Leistungsschalters Q4 über einen Ohmschen Widerstand R4 in Verbindung. Wird der Schalter Q8 vom Steuer- rechner 5 durchlässig geschaltet, dann wird die Gleichspannung DC2+, die vorzugsweise 12 V beträgt, über den Widerstand R4 an den Drain-Anschluss D des Leistungsschalters Q4 angelegt . In entsprechender Weise ist der Schalter Q9 dem Leistungsschalter Q2, der Schalter QlO dem Leistungsschalter Q5, der Schalter QIl dem Leistungsschalter Q3 und der Schalter Q12 dem Leistungsschalter Q6 zugeordnet. Werden diese Schalter vom Steuerrechner 5 durchlässig geschaltet, dann wird die Versorgungsspannung des jeweiligen Treibers über den jeweiligen Schalter und einen Ohmschen Widerstand an den Drain- Anschluss des jeweiligen Leistungsschalters angelegt.The switch Q8, which is also realized in the form of a switching transistor in FIG. 1, is assigned to the power switch Q4 and is arranged between the low-voltage source 3 and the drain terminal of the power switch Q4. The emitter of the switching transistor Q8 is connected to the drain terminal D of the power switch Q4 via an ohmic resistor R4 in combination. If the switch Q8 is switched to be permeable by the control computer 5, the DC voltage DC2 +, which is preferably 12 V, is applied via the resistor R4 to the drain terminal D of the circuit breaker Q4. Similarly, switch Q9 is associated with power switch Q2, switch Q10 with power switch Q5, switch Q11 with power switch Q3, and switch Q12 with power switch Q6. If these switches are switched to be permeable by the control computer 5, the supply voltage of the respective driver is applied via the respective switch and an ohmic resistor to the drain terminal of the respective circuit breaker.
Der Source-Anschluss S des Leistungsschalters Ql und die Anode der Freilaufdiode Dl sind über einen Schaltungsknoten KNl mit dem Phasenanschluss U der elektrischen Maschine 13 verbunden. Der Source-Anschluss S des Leistungsschalters Q2 und die Annode der Freilaufdiode D2 sind über einen Schaltungsknoten KN2 an den Phasenanschluss V der elektrischen Maschine 13 angeschlossen. Der Source-Anschluss S des Leistungsschalters Q3 und die Anode der Freilaufdiode D3 sind über einen Schaltungsknoten KN3 an den Phasenanschluss W der elektri- sehen Maschine 13 angelegt.The source terminal S of the circuit breaker Ql and the anode of the freewheeling diode Dl are connected via a circuit node KNl with the phase terminal U of the electric machine 13. The source terminal S of the circuit breaker Q2 and the anode of the freewheeling diode D2 are connected via a circuit node KN2 to the phase terminal V of the electric machine 13. The source terminal S of the circuit breaker Q3 and the anode of the freewheeling diode D3 are applied via a circuit node KN3 to the phase connection W of the electric machine see 13th
Der in der Figur 1 untere Anschluss des Zwischenkreiskonden- sators Cl, das an einem Ausgang des galvanischen Trennelementes 4b bereitgestellte Bezugspotential GND2, der Source- Anschluss S des Leistungsschalters Q4, die Anode der Freilaufdiode D4, der Source-Anschluss S des Leistungsschalters Q5, die Anode der Freilaufdiode D5, der Source-Anschluss S des Leistungsschalters Q6 und die Anode der Freilaufdiode D6 sind mit einem weiteren Schaltungsknoten KN4 verbunden.The lower terminal in FIG. 1 of the intermediate circuit capacitor C1, the reference potential GND2 provided at an output of the galvanic isolating element 4b, the source terminal S of the power switch Q4, the anode of the freewheeling diode D4, the source terminal S of the circuit breaker Q5, the Anode of the freewheeling diode D5, the source terminal S of the power switch Q6 and the anode of the freewheeling diode D6 are connected to a further circuit node KN4.
Der Schaltungsknoten KNl ist über einen dritten Spannungsteiler R11/R12 an Masse angelegt. Der Schaltungsknoten KN2 steht mit Masse über einen vierten Spannungsteiler R13/R14 in Verbindung. Ein fünfter Spannungsteiler R15/R16 ist zwischen dem Schaltungsknoten KN3 und Masse vorgesehen.The circuit node KN1 is connected to ground via a third voltage divider R11 / R12. The circuit node KN2 is connected to ground via a fourth voltage divider R13 / R14 in combination. A fifth voltage divider R15 / R16 is provided between the node KN3 and ground.
Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen RIl und R12 des dritten Spannungsteilers ist mit einem dritten Eingang der Spannungsauswerteeinheit 6 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R13 und R14 des vierten Spannungsteilers ist mit einem vierten Eingang der Spannungsauswerteeinheit 6 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R15 und R16 des fünften Spannungsteilers ist mit einem fünften Eingang der Spannungsauswerteeinheit 6 verbunden .The connection point between the resistors RIl and R12 of the third voltage divider is connected to a third input the voltage evaluation unit 6 connected. The connection point between the resistors R13 and R14 of the fourth voltage divider is connected to a fourth input of the voltage evaluation unit 6. The connection point between the resistors R15 and R16 of the fifth voltage divider is connected to a fifth input of the voltage evaluation unit 6.
Die Drain-Anschlüsse der Leistungsschalter Ql, Q2 und Q3 ste- hen mit der Spannungsauswerteeinheit 6 jeweils über den Widerstand R9 in Verbindung, der Drain-Anschluss des Leistungsschalters Q4 über den Widerstand RIl, der Drain-Anschluss des Leistungsschalters Q5 über den Widerstand R13 und der Drain- Anschluss des Leistungsschalters Q6 über den Widerstand R15.The drain terminals of the power switches Q1, Q2 and Q3 are connected to the voltage evaluation unit 6 respectively via the resistor R9, the drain terminal of the power switch Q4 via the resistor RI1, the drain terminal of the power switch Q5 via the resistor R13 and the drain terminal of circuit breaker Q6 via resistor R15.
Die Spannungsauswerteeinheit 6 steht mit dem Steuerrechner 5 in ständiger Verbindung oder ist integrierter Bestandteil des Steuerrechners 5.The voltage evaluation unit 6 is in constant communication with the control computer 5 or is an integral part of the control computer 5.
Das mit der in der Figur 1 gezeigten Vorrichtung durchgeführte Verfahren arbeitet wie folgt:The method performed with the device shown in Figure 1 operates as follows:
Zunächst wird in einem ersten Schritt Sl vom Steuerrechner 5 der Schalter Q7 durchgeschaltet, so dass die von der Nieder- Spannungsquelle 3 über das galvanische Trennelement 4a bereitgestellte Versorgungsgleichspannung über den leitenden Schalter Q7 und den Widerstand Rl an den Drain-Anschluss des Leistungsschalters Ql angelegt wird. Ist der Leistungsschalter Ql als IGBT realisiert, dann wird die Versorgungsgleich- Spannung an den Kollektoranschluss des IGBT angelegt.First, in a first step S1, the control computer 5 switches through the switch Q7, so that the DC supply voltage provided by the low-voltage source 3 via the galvanic isolating element 4a is applied to the drain terminal of the circuit breaker Q1 via the conductive switch Q7 and the resistor R1 , If the power switch Ql is realized as IGBT, then the supply DC voltage is applied to the collector terminal of the IGBT.
Danach erfolgt in einem Schritt S2 ein Durchschalten des Leistungsschalters Ql. Dies geschieht dadurch, dass der Steuerrechner 5 über das galvanische Trennelement 4c ein Steuer- signal an den Treiber 7 ausgibt, welcher seinerseits das Gate des Leistungsschalters Ql ansteuert, um den Leistungsschalter Ql in den durchlässigen Zustand zu schalten. Im nachfolgenden Schritt S3 detektiert die Spannungsauswerte- einheit 6, die vom Steuerrechner 5 über die Durchschaltung des Leistungsschalters Ql informiert wird und welche über den Widerstand RIl mit dem Source-Anschluss des Leistungsschal- ters Ql verbunden ist, die an diesem Source-Anschluss S des Leistungsschalters Ql anliegende Spannung.Thereafter, in a step S2, a through-connection of the circuit breaker Ql. This happens because the control computer 5 via the galvanic isolator 4c outputs a control signal to the driver 7, which in turn drives the gate of the circuit breaker Ql to switch the power switch Ql in the transmissive state. In the subsequent step S3, the voltage evaluation unit 6, which is informed by the control computer 5 of the connection of the circuit breaker Ql and which is connected via the resistor RIl to the source terminal of the power switch Ql detected at this source terminal S of Circuit-breaker Ql applied voltage.
Danach wertet die Spannungsauswerteeinheit 6 in einem Schritt S4 die detektierte Spannung aus. Dabei erkennt die Spannungs- auswerteeinheit 6 anhand des detektierten Spannungspegels, ob dieser einem gewünschten vorgegebenen Wert entspricht oder nicht. Entspricht der detektierte Spannungswert dem gewünschten vorgegebenen Wert, dann wird die Funktionsfähigkeit des Leistungsschalters Ql als gegeben angesehen.Thereafter, the voltage evaluation unit 6 evaluates the detected voltage in a step S4. In this case, the voltage evaluation unit 6 recognizes from the detected voltage level whether it corresponds to a desired predetermined value or not. If the detected voltage value corresponds to the desired predetermined value, the functionality of the circuit breaker Ql is considered to be given.
Im nächsten Schritt S5 werden die vorstehend beschriebenen Schritte Sl bis S4 für die weiteren Leistungsschalter Q2, Q3, Q4, Q5 und Q6 wiederholt, um auch deren Funktionsfähigkeit zu überprüfen .In the next step S5, the steps S1 to S4 described above are repeated for the further power switches Q2, Q3, Q4, Q5 and Q6 in order to also check their functionality.
Alle vorgenannten Schritte werden zunächst in einem ersten Durchlauf durchgeführt, bei welchem die Hochspannungsquelle 1 vom Umrichter UR abgetrennt ist und bei welchem die elektrische Maschine 13 mit dem Umrichter UR verbunden ist.All of the aforementioned steps are first carried out in a first pass, in which the high-voltage source 1 is disconnected from the converter UR and in which the electric machine 13 is connected to the converter UR.
Wird bei diesem ersten Durchlauf ein Fehler detektiert, dann kann dieser Fehler auf einer Funktionsunfähigkeit eines Leistungsschalters beruhen oder aber auch auf einen Defekt der elektrischen Maschine zurückzuführen sein.If an error is detected in this first pass, then this error may be due to a malfunction of a circuit breaker or due to a defect of the electric machine.
Um zu lokalisieren, ob der Fehler auf einer Funktionsunfähigkeit eines Leistungsschalters beruht oder auf einen Defekt der elektrischen Maschine zurückzuführen ist, wird nach dem ersten Durchlauf ein zweiter Durchlauf vorgenommen, bei wel- chem die oben genannten Schritte Sl bis S5 bei vom Umrichter abgetrennter elektrischer Maschine wiederholt werden. Ergibt sich aus diesem zweiten Durchlauf, dass der Fehler nach wie vor vorliegt, dann kommt die Spannungsauswerteeinheit 6 bzw. der Steuerrechner 5 zu dem Ergebnis, dass eine Funktionsunfähigkeit eines oder mehrerer Leistungsschalter vorliegt. Ergibt sich aus dem zweiten Durchlauf hingegen, dass der Fehler nicht mehr vorliegt, dann kommt die Spannungsauswerteeinheit 6 bzw. der Steuerrechner 5 zu dem Ergebnis, dass ein Defekt der elektrischen Maschine vorliegt.In order to locate whether the fault is due to a malfunction of a circuit breaker or is due to a defect in the electrical machine, a second pass is made after the first pass, in which the above-mentioned steps S 1 to S 5 with the electric machine disconnected from the converter be repeated. If it results from this second pass that the error still exists, then the voltage evaluation unit 6 or the control computer 5 to the result that there is a malfunction of one or more circuit breakers. On the other hand, if it results from the second pass that the error no longer exists, then the voltage evaluation unit 6 or the control computer 5 comes to the conclusion that a defect of the electrical machine is present.
Die erhaltenen Auswertungsergebnisse werden in vorteilhafter Weise im Fehlerspeicher 14 hinterlegt. Dieser Fehlerspeicher kann vom Servicepersonal ausgelesen werden, um gegebenenfalls erforderliche Servicearbeiten durchführen zu können.The evaluation results obtained are stored in the error memory 14 in an advantageous manner. This error memory can be read out by the service personnel in order to be able to carry out any necessary service work.
Alternativ oder zusätzlich dazu können die Ergebnisse der durchgeführten Auswertungen auch auf der Anzeige 15 darge- stellt werden. Dabei kann es sich um eine alphanumerische Anzeige handeln oder auch um eine optische Fehlersignalisie- rung, die den Benutzer über das Vorliegen eines Fehlers des Umrichters UR bzw. der elektrischen Maschine 13 informiert.Alternatively or additionally, the results of the evaluations carried out can also be displayed on the display 15. This may be an alphanumeric display or also an optical error signaling, which informs the user of the presence of a fault of the converter UR or of the electric machine 13.
Die ermittelten Ergebnisse der Auswertung werden in vorteilhafter Weise vom Steuerrechner 5 an die übergeordnete Steuereinheit 16 weitergeleitet. Diese sorgt beim Vorliegen eines Fehlers in der elektrischen Maschine und bei einer Funktionsunfähigkeit eines oder mehrerer der Leistungsschalter des Um- richters durch eine entsprechende Ansteuerung der Schaltvorrichtung 2 dafür, dass die Hochspannungsquelle 1 vom Umrichter UR abgetrennt bleibt.The determined results of the evaluation are forwarded in an advantageous manner from the control computer 5 to the higher-level control unit 16. This ensures, in the presence of a fault in the electrical machine and a malfunction of one or more of the circuit breakers of the inverter by a corresponding control of the switching device 2 that the high voltage source 1 is disconnected from the inverter UR.
Die vorstehend beschriebene Erfindung ist insbesondere in ei- nem Hybrid-Fahrzeug, einem Elektrofahrzeug und einem Brennstoffzellen-Fahrzeug mit elektrischem Antrieb anwendbar und dazu geeignet, die Funktionsfähigkeit des Umrichters mit und ohne angeschlossene elektrische Maschine zu überprüfen. Diese Überprüfung erfolgt beispielsweise nach jedem Start eines Fahrzeugs vor einem Anliegen der Hochspannungsversorgung an den Umrichter. Bei dieser Überprüfung wird festgestellt, ob ein Leistungsschalter oder mehrere Leistungsschalter des Umrichters defekt sind oder nicht. Als Defekte können insbeson- dere Kurzschlüsse und Hochohmigkeit, beispielsweise auf Grund von durchgeschmolzenen Bonddrähten, erkannt werden. Für die genannte Überprüfung wird - wie oben beschrieben - eine Kleinspannung verwendet, da bei offener Verbindung zur elekt- rischen Maschine ein Zuschalten der Hochspannungsversorgung verboten ist. Diese Kleinspannung, bei der es sich um die Versorgungsspannung der Treiber der Leistungsschalter des Umrichters handelt, steht auch dann zur Verfügung, wenn die Verbindung zur Hochspannungsversorgung nicht gegeben ist. Diese Versorgungsspannung der Treiber wird mit nur geringem zusätzlichen Schaltungsaufwand auf die Drain-Anschlüsse bzw. die Kollektoren der Leistungsschalter gelegt. Werden dann die Leistungsschalter nacheinander durchgeschaltet, dann können mittels einer mit deren Emitter bzw. Source und/oder Kollek- tor bzw. Drain verbundenen Spannungsauswerteschaltung Rückschlüsse darauf gezogen werden, ob die Funktionsfähigkeit des Umrichters gegeben ist oder nicht.The invention described above is particularly applicable to a hybrid vehicle, an electric vehicle and a fuel cell vehicle with electric drive and is suitable for checking the functionality of the converter with and without a connected electric machine. This check is made, for example, after each start of a vehicle before a concern of the high voltage power supply to the inverter. This check determines whether a circuit breaker or multiple circuit breakers of the drive are defective or not. As defects, especially dered short circuits and high resistance, for example due to melted bond wires. As described above, a low voltage is used for the above-mentioned check, since a connection of the high voltage power supply is prohibited when the connection to the electrical machine is open. This extra-low voltage, which is the supply voltage of the drive circuit breakers of the inverter, is available even if the connection to the high voltage supply is not present. This supply voltage of the driver is placed on the drain terminals or the collectors of the circuit breaker with only a small additional circuit complexity. If the circuit breakers are then switched through in succession, then conclusions can be drawn on whether the operability of the converter is given or not by means of a voltage evaluation circuit connected to its emitter or source and / or collector or drain.
Da die Versorgung der Treiber der Leistungsschalter bereits über galvanische Trennelemente verfügt, bleibt beim oben be- schriebnen Verfahren die galvanische Trennung zwischen Hochspannungskreis und Kleinspannungskreis erhalten.Since the supply of the circuit-breaker drivers already has galvanic isolators, the process described above retains the galvanic isolation between the high-voltage circuit and the low-voltage circuit.
Alternativ zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann auch anstelle der zwischen der Steuereinheit 5 und den Treibern 7, ..., 12 vorgesehenen galvanischen Trennelemente ein galvanisches Trennelement zwischen der Steuereinheit 5 und der Spannungsauswerteeinheit 6 vorgesehen sein. Bei dieser Alternative ist die Steuereinheit 5 hochspannungsseitig ange- ordnet.As an alternative to the embodiment described above, instead of the galvanic separating elements provided between the control unit 5 and the drivers 7,..., 12, a galvanic separating element may be provided between the control unit 5 and the voltage evaluating unit 6. In this alternative, the control unit 5 is arranged high voltage side.
Eine Alternative zum oben beschriebenen Verfahren besteht darin, lediglich die Verfahrensschritte Sl, S3 und S4 durchzuführen. Gemäß dieser vereinfachten Ausführung wird zunächst die Versorgungsgleichspannung des Treibers eines der Leistungsschalter über einen gesteuerten Schalter an den Drainoder Kollektoranschluss des Leistungsschalters angelegt. Dann erfolgt ein Detektieren der am Source- oder Emitteranschluss und am Drain- oder Kollektoranschluss des Leistungsschalters anliegenden Spannung und schließlich ein Auswerten der detek- tierten Spannungen. Mittels dieses vereinfachten Verfahrens kann beispielsweise detektiert werden, ob der jeweilige Leis- tungsschalter einen Kurzschluss aufweist. Ein Durchschalten des Leistungsschalters ist zu dieser Überprüfung nicht notwendig.An alternative to the method described above is to perform only the method steps S1, S3 and S4. According to this simplified embodiment, the DC supply voltage of the driver of one of the power switches is first applied via a controlled switch to the drain or collector terminal of the circuit breaker. Then, detection is made at the source or emitter terminal and voltage applied to the drain or collector terminal of the circuit breaker, and finally, evaluation of the detected voltages. By means of this simplified method, it can be detected, for example, whether the respective power switch has a short circuit. Switching through the circuit breaker is not necessary for this check.
Eine Alternative zum oben genannten Schritt S2 besteht darin, mehrere Leistungsschalter gleichzeitig durchzuschalten, um Rückschlüsse auf Fehler des elektrischen Antriebs ziehen zu können . An alternative to the above-mentioned step S2 is to switch through a plurality of circuit breakers at the same time in order to be able to draw conclusions about faults in the electric drive.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Detektion und Lokalisierung von Fehlern in einem Umrichter und/oder einer elektrischen Maschine eines elektrischen Antriebs mit folgenden Schritten:1. A method for detecting and locating faults in a converter and / or an electric machine of an electric drive with the following steps:
Sl: Anlegen der Versorgungsgleichspannung des Treibers eines der Leistungsschalter über einen gesteuerten Schalter an den Drain- oder Kollektoranschluss des Leistungsschalters, S3: Detektieren der am Source- oder Emitter-Anschluss und/oder am Drain- oder Kollektor-Anschluss des Leistungsschalters anliegenden Spannung und S4: Auswerten der detektierten Spannungen.S1: applying the DC supply voltage of the driver of one of the circuit breakers via a controlled switch to the drain or collector terminal of the circuit breaker, S3: detecting the voltage applied to the source or emitter terminal and / or the drain or collector terminal of the circuit breaker and S4 : Evaluation of the detected voltages.
2. Verfahren nach Anspruch 1 mit folgendem weiteren Schritt: S2 : Durchschalten eines oder mehrerer Leistungsschalter durch Zuführen eines Steuersignals an den Steuereingang des jeweiligen Leistungsschalters.2. The method of claim 1 with the following further step: S2: switching through one or more power switches by supplying a control signal to the control input of the respective circuit breaker.
3. Verfahren nach Anspruch 2 mit folgendem weiteren Schritt: S5: Wiederholen der Schritte Sl bis S4 für weitere Leistungsschalter des Umrichters.3. The method of claim 2 with the following further step: S5: repeating the steps Sl to S4 for other circuit breakers of the inverter.
4. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die genannten Schritte in einem ersten Durchlauf bei mit dem Umrichter verbundener elektrischer Maschine vorgenommen werden .4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that said steps are carried out in a first pass when the electric machine is connected to the converter.
5. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die genannten Schritte in einem ersten oder zweiten Durchlauf bei vom Umrichter abgetrennter elektrischer Maschine vorgenommen werden.5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that said steps are carried out in a first or second pass in the case of the electrical machine disconnected from the converter.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ergebnisse der Auswertung in einem Fehlerspeicher abgespeichert werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized that the results of the evaluation are stored in a fault memory.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ergebnisse der Auswertung auf einer Anzeige dargestellt werden.7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the results of the evaluation are displayed on a display.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ergebnisse der Auswertung einer übergeordneten Steuereinheit mitgeteilt werden.8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the results of the evaluation of a higher-level control unit are communicated.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es bei vom Umrichter abgetrennter Hochspannungsversorgung durchgeführt wird.9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is carried out at high voltage supply disconnected from the converter.
10. Vorrichtung zur Detektion und Lokalisierung von Fehlern in einem Umrichter und/oder einer elektrischen Maschine eines elektrischen Antriebs, mit10. An apparatus for detecting and locating faults in an inverter and / or an electric machine of an electric drive, with
- einem Umrichter (UR) , welcher eine Anzahl von Leistungsschaltern (Ql, ..., Q6) aufweist,a converter (UR) having a number of circuit breakers (Ql, ..., Q6),
- einer Anzahl von Treibern (7, ..., 12), wobei jeder dieser Treiber einem anderen der Leistungsschalter zugeordnet ist,a number of drivers (7, ..., 12), each of these drivers being associated with another of the circuit breakers,
- einer Niederspannungsquelle (3) , die eine Versorgungsgleichspannung für jeden der Treiber bereitstellt, unda low voltage source (3) providing a DC supply voltage for each of the drivers, and
- einer Steuereinheit (5) zur Ansteuerung der Treiber, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie weiterhin aufweist:- A control unit (5) for controlling the driver, d a d e r c h e c e s in that it further comprises:
- eine Anzahl von Schaltern (Q7, ..., Q12), wobei jeder dieser Schalter einem der Leistungsschalter zugeordnet und zwischen der Niederspannungsquelle (3) und dem Kollektor oder dem Drain-Anschluss des ihm zugeordneten Leistungs- Schalters angeordnet ist und wobei die Steuereinheit (5) zur Ansteuerung dieser Schalter vorgesehen ist, und- A number of switches (Q7, ..., Q12), each of these switches associated with one of the circuit breakers and between the low-voltage source (3) and the collector or the drain terminal of its associated power switch is arranged and wherein the control unit (5) is provided for driving these switches, and
- eine Spannungsauswerteeinheit (6), die mit den Emitteroder den Source-Anschlüssen und/oder den Kollektor- oder den Drain-Anschlüssen der Leistungsschalter und mit der Steuereinheit (5) verbunden ist.- A voltage evaluation unit (6) connected to the emitter or the source terminals and / or the collector or the drain terminals of the circuit breaker and to the control unit (5) is connected.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Niederspannungsquelle (3) mit den Treibern (7, ..., 12) über galvanische Trennelemente (4a, 4b, ...) verbunden ist .11. The device according to claim 10, characterized in that the low-voltage source (3) is connected to the drivers (7, ..., 12) via galvanic separating elements (4a, 4b,...).
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinheit (5) mit den Treibern (7, ..., 12) über galvanische Trennelemente (4c, 4d, ...) verbunden ist.12. Device according to claim 10 or 11, characterized in that the control unit (5) is connected to the drivers (7, ..., 12) via galvanic separating elements (4c, 4d, ...).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinheit (5) mit den Schaltern (Ql, ..., Q12) über galvanische Trennelemente (4c, 4d, ...) verbunden ist.13. The device as claimed in claim 10, wherein the control unit is connected to the switches by means of galvanic separating elements (4c, 4d,...).
14. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinheit (5) mit der Spannungsauswerteeinheit (6) über ein galvanisches Trennelement verbunden ist.14. Device according to claim 10 or 11, characterized in that the control unit (5) is connected to the voltage evaluation unit (6) via a galvanic isolating element.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen den Schaltern (Q7, ..., Q12) und dem Kollektor oder Drain-Anschluss des jeweiligen Leistungsschalters ein Ohmscher Widerstand (Rl, ..., R6) vorgesehen ist.15. Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that between the switches (Q7, ..., Q12) and the collector or drain terminal of the respective circuit breaker, an ohmic resistance (Rl, ..., R6) is provided ,
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinheit (5) mit einem Fehlerspeicher (14) verbunden ist.16. The device according to claim 10, wherein the control unit is connected to an error memory.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinheit (5) mit einer Anzeige (15) verbunden ist .17. Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the control unit (5) is connected to a display (15).
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuereinheit (5) mit einer übergeordneten Steuereinheit (16) verbunden ist. 18. The device according to claim 10, wherein the control unit is connected to a higher-level control unit.
PCT/EP2008/063669 2007-10-26 2008-10-10 Method and device for detecting and locating faults in a rectifier and/or an electric machine of an electric drive WO2009053262A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007051004A DE102007051004B4 (en) 2007-10-26 2007-10-26 Method for the device for detecting and locating faults in a converter and / or an electric machine of an electric drive
DE102007051004.9 2007-10-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009053262A1 true WO2009053262A1 (en) 2009-04-30

Family

ID=40328519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/063669 WO2009053262A1 (en) 2007-10-26 2008-10-10 Method and device for detecting and locating faults in a rectifier and/or an electric machine of an electric drive

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007051004B4 (en)
WO (1) WO2009053262A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021023786A1 (en) * 2019-08-05 2021-02-11 Convertertec Deutschland Gmbh Method for determining switching states of a power switch module
CN113960387A (en) * 2021-09-02 2022-01-21 北京精密机电控制设备研究所 Servo system power loop fault detection system and detection method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5083305B2 (en) 2009-12-24 2012-11-28 株式会社デンソー Electric motor drive device and electric power steering device using the same
DE102011081942A1 (en) * 2011-09-01 2013-03-07 Robert Bosch Gmbh Electric motor with a test current source

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59230470A (en) * 1983-06-13 1984-12-25 Kazuaki Miyake Power converter
DE4136514A1 (en) * 1991-11-06 1993-05-13 Heraeus Sepatech Inverter drive circuit for variable speed centrifuge - uses IGBT transistors controlled by gate drive pulse followed immediately by gate discharge pulse
EP0652445A2 (en) * 1993-11-08 1995-05-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for inspecting electric components for inverter circuit
US5771166A (en) * 1996-01-29 1998-06-23 Lg Electronics Inc. Asymmetrical bridge inverter circuit for driving a switched reluctance motor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990007813A1 (en) * 1988-12-24 1990-07-12 Siemens Aktiengesellschaft Process for monitoring short-circuits in a voltage circuit inverter
DE29815331U1 (en) 1998-08-26 1999-09-30 Siemens Ag Drive device for an electric vehicle
DE10320926A1 (en) * 2003-05-09 2004-12-16 Siemens Ag Procedure and arrangement for testing a final power stage
DE10359235B3 (en) * 2003-12-17 2005-05-25 Siemens Ag Testing power end stages involves switching semiconductor switches sequentially or simultaneously into conducting state, checking voltage at star point of motor windings against tolerance range to detecting end stage fault

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59230470A (en) * 1983-06-13 1984-12-25 Kazuaki Miyake Power converter
DE4136514A1 (en) * 1991-11-06 1993-05-13 Heraeus Sepatech Inverter drive circuit for variable speed centrifuge - uses IGBT transistors controlled by gate drive pulse followed immediately by gate discharge pulse
EP0652445A2 (en) * 1993-11-08 1995-05-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for inspecting electric components for inverter circuit
US5771166A (en) * 1996-01-29 1998-06-23 Lg Electronics Inc. Asymmetrical bridge inverter circuit for driving a switched reluctance motor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021023786A1 (en) * 2019-08-05 2021-02-11 Convertertec Deutschland Gmbh Method for determining switching states of a power switch module
CN113960387A (en) * 2021-09-02 2022-01-21 北京精密机电控制设备研究所 Servo system power loop fault detection system and detection method
CN113960387B (en) * 2021-09-02 2024-04-16 北京精密机电控制设备研究所 Servo system power loop fault detection system and detection method

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007051004B4 (en) 2010-04-08
DE102007051004A1 (en) 2009-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010032208B4 (en) Methods of testing automotive electrical propulsion systems
DE102017123394A1 (en) METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSING THE PROTECTION CONDITION IN A HIGH VOLTAGE BASE
DE102015110799A1 (en) Gate drive undervoltage detection
DE102011004516A1 (en) Electric circuit for use with lithium ion battery system for diagnosis of switching contacts in battery-powered road vehicle, has unit for generating and measuring voltage drop via resistance element
DE102010042328A1 (en) Method for monitoring the charging operation of an energy storage device in a vehicle and charging system for charging an energy storage device in a vehicle
DE102011083945A1 (en) Control device for semiconductor switches of an inverter and method for driving an inverter
DE102018009848A1 (en) Circuit arrangement for a motor vehicle, in particular for a hybrid or electric vehicle
DE102013008586A1 (en) Pre-charging a motor vehicle high-voltage network
DE102017123458A1 (en) Autonomous connection of a drive battery
EP2619825A1 (en) Method for replacing battery cells during operation
DE102007051004B4 (en) Method for the device for detecting and locating faults in a converter and / or an electric machine of an electric drive
DE102007023946B4 (en) An alternator control device for a motor vehicle with a switching means for a load reaction coefficient
EP1475875B1 (en) Method and device to monitor a power output stage
EP1704627B1 (en) Device for controlling a final power-output stage
DE102019114942A1 (en) FAULT DIAGNOSIS DEVICE AND METHOD OF A FAST CHARGING SYSTEM FOR A VEHICLE
DE102018130034A1 (en) Method for checking the functionality of an isolating switch arrangement
DE102018204230A1 (en) Filter device for an electric power converter, electric power converter and method for driving a filter device for an electric power converter
DE102015004836A1 (en) High-voltage network for a motor vehicle
DE102015008648A1 (en) Securing a defective electrical system in a motor vehicle
DE102015003446A1 (en) Supply of a motor vehicle with voltage test
DE102019218881A1 (en) Method for switching off an electrical machine controlled by an inverter in the event of a fault
DE102019215790A1 (en) Control device circuit for a motor vehicle and motor vehicle and operating method for the control device circuit
DE102017011721A1 (en) Electric vehicle electrical system for a motor vehicle, wherein an additional DC voltage is provided for an intermediate circuit of the electrical system
DE102012109283A1 (en) Power converter of electrical machine used for feeding three-phase motor of motor vehicle, has electrical resistance that is provided in circuit portion at same time through decoupling element
EP1695104B1 (en) Method and assembly for testing a power output stage

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08805237

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08805237

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1