WO2017089065A1 - Verfahren zum erkennen eines fehlers in einer generatoreinheit - Google Patents

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WO2017089065A1
WO2017089065A1 PCT/EP2016/076018 EP2016076018W WO2017089065A1 WO 2017089065 A1 WO2017089065 A1 WO 2017089065A1 EP 2016076018 W EP2016076018 W EP 2016076018W WO 2017089065 A1 WO2017089065 A1 WO 2017089065A1
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course
excitation current
error
correlation
voltage
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PCT/EP2016/076018
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French (fr)
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Paul Mehringer
Miriam Riederer
Michael Wohlfarth
Sebastian Paulus
Manuel Mueller
Kurt Reutlinger
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • G01R31/346—Testing of armature or field windings
    • 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
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • 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
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48—Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle
    • 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
    • H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors of the kind having motors rotating step by step
    • H02P8/12—Control or stabilisation of current

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting an error in a generator unit as well as a computing unit, in particular a generator controller, and a computer program for its implementation.
  • Motor vehicles have a vehicle electrical system which is supplied with voltage via an electrical machine operated as a generator, for example a separately excited synchronous machine.
  • an electrical machine operated as a generator for example a separately excited synchronous machine.
  • the electric machine is usually connected via a rectifier to the electrical system and forms with this a generator unit. In such generator units errors such as short circuits occur, which should be recognized if possible.
  • the invention in a first aspect, relates to a method for detecting a fault in a generator unit, which has an electric machine with rotor winding and transformer stator coupled to the rotor winding and a rectifier connected thereto, via which the electric machine is connected to an electrical system of a motor vehicle wherein it is decided depending on an amount of correlation between a profile of an exciting current flowing through the rotor winding of the electric machine and a characteristic of a voltage dropping on one side of the transformer, whether or not the fault is present.
  • a fluctuation range of the excitation current in particular on a difference between a maximum value of the excitation current and a minimum value of the excitation current over a predefinable time interval, it can be decided whether the error exists.
  • errors are only decided if the fluctuation range exceeds a predefinable threshold value.
  • the method becomes particularly flexible if it is decided then if the amount of the respective correlation changes suddenly, e.g. falls within a predeterminable time interval by a minimum value (or increases).
  • the exciting current is determined in series with a switch timing the exciting current or directly in the switch, the exciting current is determined only when the switch is closed, since no current flows through the switch in the open state of the state ,
  • the exciting current can only be determined when the switch of the exciting current is open, since the exciting current otherwise flows via the switch and not via the free-wheeling diode. If the exciting current is determined with one of these measuring methods, this leads to the fact that it can only be determined if the position of the switch is such that the current flows through the current determination.
  • the excitation current determined in or in series with the switch it can only be determined in the closed state of the switch. If the excitation current is determined in or in series with the free-wheeling diode, it can only be determined in the open state of the switch.
  • the determination of the correlations is therefore advantageously limited to the time intervals in which the excitation current can be determined.
  • the method is carried out with an increased clock frequency of the switch which pulses the exciter current, if there is a suspicion that the error is present.
  • This suspicion can be present, for example, if the presence of an error was first determined with one of the methods described and the normal clock frequency of the switch which pulses the exciting current. It has been recognized that the most significant features in the course of the excitation current or the waveforms of the voltages are the rising and falling edges in the determination of correlations. These flanks make it easy to estimate a correlation. Increasing the clock frequency increases the sample rate, making the procedure more accurate.
  • the clock frequency can be reduced to the normal value, ie the value that it had before the increase.
  • a method for safely operating a generator unit may be provided.
  • a reduction of the amount of the exciting current (IE) or a pulse of the exciting current (IE) is performed.
  • the pulsing means that a clock frequency of one with the rotor winding in series switched switch is reduced.
  • the clock frequency should advantageously be reduced so far that a period is just less than a thermal settling time of a wire of the stator winding, in particular to a clock frequency to less than 1 / s, for example, 0, 1 / s.
  • a computing unit in particular a generator controller, e.g. a control device of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.
  • the arithmetic unit can also be completely or completely set up in hardware for carrying out the method.
  • the implementation of the method in the form of a computer program is advantageous because this causes very low costs, especially if an executive controller is still used for other tasks and therefore already exists.
  • FIG. 1 schematically shows a generator unit with electrical machine
  • Rectifier and generator controller in which a method according to the invention can be carried out.
  • FIGS. 2 to 5 show the generator unit of Figure 1 with various errors in the rectifier.
  • FIGS. 6 to 9 are graphs showing voltage and current waveforms for the errors shown in FIGS. 2 to 5.
  • Figure 10 shows schematically the structure of the exciter circuit of the generator unit.
  • Figure 1 1 shows schematically the course of electrical variables in the generator unit in normal operation.
  • Figure 12 shows schematically the course of these electrical variables in the generator unit in case of failure.
  • FIG. 13 shows schematically the time course of correlations in the occurrence of errors.
  • FIG. 1 shows schematically a generator unit comprising an electric machine 100 with a rectifier 130 and a computing unit 140 designed as a generator controller, in which a method according to the invention can be carried out.
  • the electric machine 100 has a rotor or excitation winding 110 and a stator winding 120 and is used in the present case as a generator for supplying power to an electrical system 150 of a motor vehicle.
  • the electrical machine 100 and thus its stator winding 120 is in this case formed with five phases U, V, W, X and Z.
  • Each of the five phases is connected via an associated diode 131 of the rectifier 130 to a positive side or high-side B + of the electrical system 150 and an associated diode 132 to a negative side or low-side B- of the electrical system 150.
  • the number five of the phases is chosen here only as an example and that a method according to the invention can also be carried out with a different number of phases, for example 3, 6, 7 or more. It is also possible to use suitable semiconductor switches instead of the diodes.
  • the generator controller 140 supplies the rotor winding 1 10 with an excitation current IE.
  • a switch may be provided in the generator controller 140, which is connected in series with the rotor winding 1 10, and adjusts the excitation current IE, for example, by a clocked control. Furthermore, the generator controller 140 inputs for detecting the vehicle electrical system voltage with B + and B- and a phase voltage, in this case the phase Y, with voltage UY. A discharged from the electric machine 100 power is denoted by IG.
  • FIGS. 2 to 5 the arrangement of FIG. 1 is shown, each with a specific error in the rectifier 130.
  • FIG. 2 shows an example of a short circuit in the high-side path, in this case in phase U. This can occur, for example, in the event of a short circuit of the associated diode 131.
  • FIG. 3 shows, by way of example, a short circuit in the low-side path, in this case in phase U. This can occur, for example, in the event of a short circuit of the associated diode 132.
  • FIG. 4 shows by way of example a separated phase, here the phase U. This can occur, for example, during a separation or destruction (non-conducting state) of the two associated diodes 131 and 132. Likewise, however, this error occurs in a separation of the karoniaigen line to the stator winding 120, which is connected to both diodes.
  • FIG. 5 shows, by way of example, an interruption in a low-side path, in this case in phase U.
  • Such an interruption occurs, for example, when the associated diode 132 is cut off at one side of the diode or, as shown in the figure, on both sides of the diode, or when the diode is destroyed, for example.
  • An interruption in a high-side path would accordingly occur, for example, when a diode 131 is disconnected or destroyed.
  • curves of the generator voltage U +, of the generator current IG, of the phase voltage UY of the phase Y (not in FIG. 7) and of the excitation current IE over the time t are respectively shown.
  • n is the speed of the generator in 1 / min and PPZ the number of pole pairs of the generator.
  • FIG. 7 it can be seen that a short circuit in a low-side path at the generator voltage becomes noticeable briefly after the occurrence of the fault and that the generator current decreases.
  • the excitation current as with the short-circuit in the high-side path, a clear oscillation with high amplitude compared to the course without error is to be seen, whereby the short circuit can be detected.
  • FIG. 8 it can be seen that a separation of an entire phase becomes noticeable in the generator voltage shortly after the occurrence of the fault by a greater fluctuation in the voltage and subsequently only slightly by slight fluctuations.
  • the generator current goes into a vibration of increased amplitude.
  • the excitation current decreases slightly and goes into a vibration with a much higher amplitude than before the error occurred.
  • the phase voltage on the separated phase is no longer limited by a rectification, it therefore shows the much higher open circuit voltage of the electric machine. However, at the undamaged phases (as exemplified in the figure), the phase voltage will not change.
  • FIG. 9 it can be seen that an interruption in a low-side path leads to slight fluctuations in the generator voltage.
  • the generator current follows an oscillation at which the value of the current approaches zero when the respective separated low-side path is reached.
  • the phase voltage has a higher amplitude than before the fault and the excitation current also has a vibration with significantly increased amplitude.
  • FIGS 10a and 10b show in more detail possible circuits of the exciter circuit. Shown is the arithmetic unit 140, which is connected to the positive side B + and the negative side B- of the electrical system. The arithmetic unit 140 energizes the rotor winding 110.
  • a switch 12 for example a MOSFET, is provided, which is operated in a clocked manner.
  • FIG. 10 a shows a first possible detection of the exciter current IE flowing through the rotor winding 110.
  • a measuring device 113 for example a voltage constitution over a measuring shunt, is connected in series with the switch 1 12 between a connection to the positive side B + and the first branching point 1 16 appropriate.
  • FIG. 10b shows a second possible detection of the exciter current IE.
  • the measuring device 113 is here connected in series with the freewheeling diode 11 1 between the branching points 115 and 16 parallel to the rotor winding 110.
  • FIG. 11 shows time profiles of a voltage UDF falling between the branching points 11 and 16, that is to say across the rotor winding 110, the excitation current IE and the phase voltage UY in a normal case of the generator unit, ie in particular without one of those shown in FIGS Error.
  • the voltage UDF shows a characteristic course with plateaus lower
  • the low-pass filtered excitation current IE shows an increase during the high
  • FIG. 12 shows analogous to Figure 11 curves of the voltage UDF, the excitation current IE and the phase voltage UY. In contrast to FIG. 11, FIG. 12 shows curves not in the error-free normal case, but in the presence of a stator-side error, as illustrated, for example, in FIGS. 2 to 5. In contrast to Figure 1 1 it can be seen that the course of the excitation current IE a
  • Periodicity having the same frequency as the course of the phase voltage UY Periodicity having the same frequency as the course of the phase voltage UY.
  • the periodicity of the course of the excitation current IE is largely decoupled from the behavior of the profile of the voltage UDF. Therefore, the correlation between exciter current IE and phase voltage UY has a higher value than in the case illustrated in FIG. 11, whereas the correlation between exciter current IE and voltage UDF has a lower value than in FIG.
  • FIG. 13 illustrates the difference between FIGS. 11 and 12. Shown is a temporal course of a first correlation K1 between the profile of the exciter current IE and that of the voltage UDF. Also shown is a time course of a second correlation between the course of the excitation current IE and the phase voltage UY.
  • the value of the first correlation K1 or of the second correlation K2 can be determined, for example, on the basis of the edges in the signal curves. If, for example, a determination of the excitation current IE as illustrated in Figure 10a, as described, the excitation current IE can be evaluated only in time intervals in which the switch 112 is closed. When the switch 1 12 is closed, the value of the voltage UDF is at the high plateau.
  • the first correlation K1 between the profile of the voltage UDF and the course of the excitation current IE can then be determined, for example, such that the value of the first correlation K1 is high if no falling edges greater than a certain threshold value are detected in the course of the exciter current IE , while the switch 1 12 is closed, and that the more falling edges of the course of the excitation current IE has, while the switch 1 12 is closed, the lower the value of the first correlation K1.
  • the first correlation K1 can be determined to be high if no rising edges are detected during the course of the excitation current IE while the switch 112 is open (ie during the value of the voltage UDF is at the low plateau value), and that it assumes a lower value the more rising edges the course of the exciter current IE has while the switch 1 12 is open.
  • the second correlation K2 between the course of the phase voltage UY and the course of the exciter current IE can likewise be determined as a function of the number of rising and falling edges in the progressions.
  • nslE denotes the number of rising edges of the path of the excitation current IE during an observation period and nflE correspondingly the number of falling ones Flanks
  • nsUY denotes the number of rising edges of the phase voltage UY and in the same observation period
  • nfUY correspondingly the number of falling edges
  • K2 1- (
  • first correlation K1 and the second correlation K2 can alternatively also be calculated using the formulas
  • K2 J IE (t) * UY (t) Determine dt.
  • FIG. 13 illustrates the case in which no fault is present in the rectifier at first, and then an error occurs in the rectifier at a time tO, for example one of the fault patterns illustrated in FIGS. 2 to 5.
  • the first correlation K1 assumes a high value
  • the second correlation K2 a low value. This corresponds to the case illustrated in FIG. 11, in that during the phases in which the voltage UDF assumes the high / low plateau value, the current profile of IE assumes only a rising / falling edge, whereas the phase voltage UY takes on an increasing and a falling edge flank.
  • FIG. 14 shows the flow of another method for detecting the error in the generator unit in the event that the detection of the excitation current as in Figure 10a Illustrated done.
  • the method may, for example, take place in the generator controller 140.
  • the method presented here illustrates how, instead of an explicit calculation of the correlation on the basis of the detection of edges alone, it is possible to detect whether the error is present.
  • a first step 1000 the value of the exciter current IE is received.
  • step 1010 it is checked whether the switch 1 12 is controlled such that the excitation current IE can be determined, ie, for example, whether the switch 1 12 is controlled such that it is closed. If this is not the case, the method ends in step 1010. Otherwise, step 1020 follows, in which optional low-pass filtering of the received signal of the exciter current IE is performed. The following are optional steps 1030 through 1050.
  • step 1030 a minimum value and a maximum value of the excitation current IE are determined during a predeterminable time window, and the difference between the maximum value and the minimum value is determined.
  • This time window may have a fixed length, or e.g. be freely definable depending on operating parameters. In particular, it is expedient to choose the length as a function of the rotational speed of the generator, for example in inverse proportion to the rotational speed.
  • step 1040 it is checked whether this difference is greater than a predefinable threshold value. If this is not the case, the method ends in step 1050. Otherwise, step 1060 follows. If the optional steps 1030 to 1050 are omitted, step 1060 immediately follows step 1020.
  • step 1060 it is determined whether there is a falling edge. If so, step 1070 follows, deciding that the error is present. This speaks in the case of a low correlation between exciting current IE and voltage UDF, as illustrated in FIG. Otherwise, step 1080 follows, deciding that there is no error. This corresponds to the case of a high correlation between exciting current IE and voltage UDF, as illustrated in FIG. 13. This ends the procedure.
  • the low-pass filtering in step 1020 has the purpose that in the edge detection in step 1060, edges are detected only when an error actually exists. In fact, due to feedback of phase currents and signal noise, falling edges also occur in normal operation, ie in the faultless state. Low pass filtering does not identify these edges as edges and suppresses false tripping. Alternatively, it can be provided in step 1060 in the determination of falling edges that flanks are identified only if they exceed a predetermined minimum height.
  • the method can also be carried out so that it is not checked in step 1010 whether the switch 1 12 is driven so that it is closed, but that it is controlled such that it is open.
  • the detection in step 1060 of whether there is a falling edge must be replaced by a detection that checks for a rising edge.

Abstract

Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit, welche eine elektrische Maschine (100) mit Läuferwicklung (110) und transformatorisch an die Läuferwicklung (110) gekoppelter Ständerwicklung (120) und einen daran angeschlossenen Gleichrichter (130), über den die elektrische Maschine (100) an ein Bordnetz (150) eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, aufweist, wobei abhängig von einem Betrag einer Korrelation (K1, K2) zwischen einem Verlauf eines durch die Läuferwicklung (110) der elektrischen Maschine (100) fließenden Erregerstroms (IE) und einem Verlauf einer an einer Seite des Transformators abfallenden Spannung (UY, UDF) darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit sowie eine Recheneinheit, insbesondere einen Generatorregler, und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Stand der Technik
Kraftfahrzeuge verfügen über ein Bordnetz, das über eine als Generator betriebene elektrische Maschine, bspw. eine fremderregte Synchronmaschine, mit Spannung versorgt wird. Zur Regelung der Bordnetzspannung kann dabei ein Erregerstrom der elektrischen Maschine gesteuert werden. Die elektrische Maschine ist dabei in der Regel über einen Gleichrichter an das Bordnetz angeschlossen und bildet mit diesem eine Generatoreinheit. Bei solchen Generatoreinheiten können Fehler wie bspw. Kurzschlüsse auftreten, die nach Möglichkeit erkannt werden sollten.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2015 21 1 933 ist ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit, welche eine elektrische Maschine) mit Läuferwicklung und Ständerwicklung und einen daran angeschlossenen Gleichrichter, über den die elektrische Maschine an ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, aufweist, bekannt, wobei über einen Erregerstrom durch die Läuferwicklung der elektrischen Maschine eine Spannung des Bordnetzes auf einen Sollwert geregelt und ein Verlauf des Erregerstroms überwacht wird, und wobei auf einen Fehler in der Generatoreinheit geschlossen wird, wenn ein oszillierender Verlauf des Erregerstroms erkannt wird, wobei ein Ausmaß der Oszillation über einem Schwellwert liegt. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit, welche eine elektrische Maschine mit Läuferwicklung und transformatorisch an die Läuferwicklung gekoppelter Ständerwicklung und einen daran angeschlossenen Gleichrichter, über den die elektrische Maschine an ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, aufweist, wobei abhängig von einem Betrag einer Korrelation zwischen einem Verlauf eines durch die Läuferwicklung der elektrischen Maschine fließenden Erregerstroms und einem Verlauf einer an einer Seite des Transformators abfallenden Spannung darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht.
Auf diese Weise können auf einfache Weise verschiedene Arten von Fehlern im Gleichrichter und/oder der elektrischen Maschine erkannt werden. Es wurde erkannt, dass Läuferwicklung und Ständerwicklung transformatorisch gekoppelt sind, wodurch ständerseitige Spannungsschwankungen auf die Läuferwicklung rückübertragen werden.
Es wurde erkannt, dass im Normalfall, also dann, wenn eben kein Fehler im Gleichrichter vorliegt, eine starke Korrelation zwischen dem Verlauf des Erregerstroms und einem Verlauf einer über der Läuferwicklung abfallenden Spannung vorliegt. Die Korrelation zwischen dem Verlauf des Erregerstroms und einem Verlauf einer Phasenspannung ist hingegen im Normalfall nicht so stark. Im Fehlerfall fällt die Korrelation zwischen dem Verlauf des Erregerstroms und dem Verlauf der über der Läuferwicklung abfallenden Spannung ab, wohingegen die Korrelation zwischen dem Verlauf des Erregerstroms und dem Verlauf der Phasenspannung ansteigt.
Es kann nun anhand einer oder beider dieser Korrelationen leicht entschieden werden, ob der Fehler vorliegt. Auf einen Fehler lässt sich besonders einfach erkennen, wenn der Betrag der jeweiligen Korrelation darauf überprüft wird, ob er kleiner (bzw. größer) ist als ein vorgebbarer Schwellenwert.
Optional kann auch abhängig von einer Schwankungsbreite des Erregerstroms, insbesondere von einer Differenz zwischen einem Maximalwert des Erregerstroms und einem Minimalwert des Erregerstroms über einem vorgebbaren Zeitintervall, darauf entschieden werden, ob der Fehler vorliegt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass nur dann auf Fehler entschieden wird, wenn die Schwankungsbreite einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet.
Besonders flexibel wird das Verfahren, wenn dann auf Fehler entschieden wird, wenn sich der Betrag der jeweiligen Korrelation plötzlich ändert, also z.B. innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls um einen Mindestwert abfällt (bzw. ansteigt).
Hierbei ist zu beachten, dass dann, wenn der Erregerstrom in Reihe zu einem den Erregerstrom taktenden Schalter oder direkt im Schalter ermittelt wird, nur bei geschlossenem Zustand des Schalters der Erregerstrom ermittelt wird, da im offenen Zustand des Zustands gerade kein Strom über den Schalter fließt.
Wird hingegen der Erregerstrom in Reihe zu einer zur Läuferwicklung parallel geschalteten Freilaufdiode oder direkt in der Freilaufdiode ermittelt, kann der Erregerstrom nur bei offenem Zustand des Schalters des Erregerstroms ermittelt werden, da der Erregerstrom andernfalls über den Schalter und nicht über die Freilaufdiode fließt. Wird der Erregerstrom mit einem dieser Messverfahren ermittelt, führt dies dazu, dass er nur dann ermittelt werden kann, wenn die Stellung des Schalters so ist, dass der Strom über die Strom ermittlung fließt.
Wrd der Erregerstrom im oder in Reihe zu dem Schalter ermittelt, kann er nur im geschlossenen Zustand des Schalters ermittelt werden. Wird der Erregerstrom in der oder in Reihe zur Freilaufdiode ermittelt, kann er nur im geöffneten Zustand des Schalters ermittelt werden.
In diesen Fällen wird die Ermittlung der Korrelationen daher vorteilhafterweise auf die Zeitintervalle beschränkt, in denen der Erregerstrom ermittelt werden kann.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass das Verfahren mit erhöhter Taktfrequenz des den Erregerstrom taktenden Schalters durchgeführt wird, wenn ein Verdacht vorliegt, dass der Fehler vorliegt. Dieser Verdacht kann beispielsweise dann vorliegen, wenn zunächst mit einem der beschriebenen Verfahren und normaler Taktfrequenz des den Erregerstrom taktenden Schalters das Vorliegen eines Fehlers ermittelt wurde. Es wurde erkannt, dass bei der Ermittlung von Korrelationen die markantesten Merkmale im Verlauf des Erregerstroms bzw. der Verläufe der Spannungen die steigenden bzw. fallenden Flanken sind. Anhand dieser Flanken lässt sich besonders einfach eine Korrelation abschätzen. Durch eine Steigerung der Taktfrequenz wird die Abtastrate erhöht, sodass das Verfahren genauer wird.
Nach Durchführung des Verfahrens mit erhöhter Taktfrequenz kann die Taktfrequenz wieder auf den Normalwert, also den Wert, den sie vor der Erhöhung hatte, reduziert werden.
In einem weiteren Aspekt kann ein Verfahren zum sicheren Betreiben einer Generatoreinheit vorgesehen sein. Bei dem, wenn erkannt wurde, dass der Fehler in der Generatoreinheit vorliegt, eine Reduzierung des Betrags des Erregerstroms (IE) oder eine Pulsung des Erregerstroms (IE) durchgeführt wird. Die Pulsung bedeutet, dass eine Taktfrequenz eines mit der Läuferwicklung in Reihe geschalteten Schalters reduziert wird. Die Taktfrequenz sollte hierbei vorteilhafterweise so weit reduziert werden, dass eine Periodendauer gerade noch kleiner ist als eine thermische Einschwingzeit eines Drahtes der Ständerwicklung, insbesondere auf eine Taktfrequenz auf weniger als 1/s, beispielsweise 0, 1/s.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, insbesondere ein Generatorregler, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die Recheneinheit kann aber auch ganz oder vollständig in Hardware zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sein.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt schematisch eine Generatoreinheit mit elektrischer Maschine,
Gleichrichter und Generatorregler, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
Figuren 2 bis 5 zeigen die Generatoreinheit aus Figur 1 mit verschiedenen Fehlern im Gleichrichter. Figuren 6 bis 9 zeigen in Diagrammen Spannungs- und Stromverläufe zu den in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Fehlern.
Figur 10 zeigt schematisch den Aufbau des Erregerstromkreises der Generatoreinheit.
Figur 1 1 zeigt schematisch den Verlauf von elektrischen Größen in der Generatoreinheit im Normalbetrieb.
Figur 12 zeigt schematisch den Verlauf dieser elektrischen Größen in der Generatoreinheit bei einem Fehlerfall.
Figur 13 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf von Korrelationen beim Auftreten von Fehlern.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Figur 1 ist schematisch eine Generatoreinheit aufweisend eine elektrische Maschine 100 mit einem Gleichrichter 130 und einer als Generatorregler ausgebildeten Recheneinheit 140, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist, gezeigt. Die elektrische Maschine 100 weist eine Läufer- bzw. Erregerwicklung 110 und eine Ständerwicklung 120 auf und wird vorliegend als Generator zur Spannungsversorgung für ein Bordnetz 150 eines Kraftfahrzeuges verwendet.
Die elektrische Maschine 100 und somit deren Ständerwicklung 120 ist vorliegend mit fünf Phasen U, V, W, X und Z ausgebildet. Jede der fünf Phasen ist dabei über eine zugehörige Diode 131 des Gleichrichters 130 an eine positive Seite bzw. High-Side B+ des Bordnetzes 150 und über eine zugehörige Diode 132 an eine negative Seite bzw. Low-Side B- des Bordnetzes 150 angebunden. Es versteht sich, dass die Anzahl fünf der Phasen vorliegend nur beispielhaft gewählt ist und dass ein erfindungsgemäßes Verfahren auch mit einer anderen Phasenanzahl, bspw. 3, 6, 7 oder mehr durchführbar ist. Ebenso ist es möglich, anstelle der Dioden geeignete Halbleiterschalter zu verwenden. Der Generatorregler 140 versorgt die Läuferwicklung 1 10 mit einem Erregerstrom IE. Hierzu kann im Generatorregler 140 ein Schalter vorgesehen sein, der mit der Läuferwicklung 1 10 in Reihe geschaltet ist, und der den Erregerstrom IE beispielsweise durch eine getaktete Ansteuerung einstellt. Weiterhin weist der Generatorregler 140 Eingänge zum Erfassen der Bordnetzspannung mit B+ und B- sowie einer Phasenspannung, vorliegend der Phase Y, mit Spannung UY auf. Ein von der elektrischen Maschine 100 abgegebener Strom ist mit IG bezeichnet.
In den Figuren 2 bis 5 ist jeweils die Anordnung aus Figur 1 gezeigt mit jeweils einem spezifischen Fehler im Gleichrichter 130.
In Figur 2 ist beispielhaft ein Kurzschluss im High-Side-Pfad, vorliegend bei der Phase U, gezeigt. Dies kann bspw. bei einem Kurzschluss der zugehörigen Diode 131 auftreten.
In Figur 3 ist beispielhaft ein Kurzschluss im Low-Side-Pfad, vorliegend bei der Phase U, gezeigt. Dies kann bspw. bei einem Kurzschluss der zugehörigen Diode 132 auftreten.
In Figur 4 ist beispielhaft eine abgetrennte Phase, vorliegend die Phase U, gezeigt. Dies kann bspw. bei einer Abtrennung oder Zerstörung (nichtleitender Zustand) der beiden zugehörigen Dioden 131 und 132 auftreten. Ebenso tritt dieser Fehler jedoch bei einer Abtrennung der zughörigen Leitung zur Ständerwicklung 120 auf, welche an beide Dioden angebunden ist.
In Figur 5 ist beispielhaft eine Unterbrechung in einem Low-Side-Pfad, vorliegend bei der Phase U, gezeigt. Eine solche Unterbrechung tritt bspw. auf, wenn die zugehörige Diode 132 an einer Seite der Diode, oder, wie in der Figur gezeigt, auf beiden Seiten der Diode abgetrennt ist, oder wenn die Diode bspw. zerstört ist. Eine Unterbrechung in einem High-Side-Pfad würde dementsprechend bspw. bei einer Abtrennung oder Zerstörung einer Diode 131 auftreten. In den Figuren 6 bis 9 sind jeweils Verläufe der Generatorspannung U+, des Generatorstroms IG, der Phasenspannung UY der Phase Y (nicht in Figur 7) und des Erregerstroms IE über der Zeit t gezeigt. Vor dem Zeitpunkt to herrscht ein normaler Betrieb der Anordnung und zum Zeitpunkt to tritt ein Fehler in der Generatoreinheit auf. Den Verläufen in den Figuren 6 bis 9 entsprechen dabei Verläufe, wie sie Fehlern, wie in den Figuren 2 bis 5 gezeigt, entsprechen. Hierzu sei angemerkt, dass die Skalierung der einzelnen Diagramme sowohl bei Strom bzw. Spannung als auch bei der Zeit nicht immer übereinstimmen, was für die vorliegende Erfindung jedoch nicht relevant ist.
In Figur 6 ist zu sehen, dass sich ein Kurzschluss in einem High-Side-Pfad bei der Generatorspannung nur kurzzeitig nach Auftreten des Fehlers bemerkbar macht. Der Generatorstrom nimmt ab und die Phasenspannung verändert sich hinsichtlich ihres Schwingungsmusters. Im Erregerstrom ist eine deutliche Schwingung mit hoher Amplitude im Vergleich zum Verlauf ohne Fehler zu sehen. Wenngleich in diesem Fall der Fehler auch an der Phasenspannung erkennbar wäre, so ist der Fehler im Verlauf des Erregerstroms noch deutlicher zu erkennen. Die Frequenz f der Schwingung in 1/s entspricht hier:
f = n■ PPZ / 60,
wobei n die Drehzahl des Generators in 1/min und PPZ die Polpaarzahl des Generators darstellt.
Dieser Verlauf des Erregerstroms resultiert aus einer unsymmetrischen Verteilung der Phasenströme nach dem Kurzschluss, die dann einen Gleichstromanteil enthalten. Mit der Drehung der elektrischen Maschine werden diese ungleichen
Gleichstromanteile dann auf den Läufer der elektrischen Maschine übertragen, da die fremderregte Synchronmaschine wie ein Transformator betrachtet werden kann, der einerseits eine Kopplung vom Läufer auf den Ständer, andererseits aber auch eine Rückkopplung vom Ständer auf den Läufer ermöglicht. Der Erre- gerstrom erhält dadurch einen deutlichen Wechselstromanteil, wodurch der
Rückschluss auf den Kurzschluss möglich ist.
In Figur 7 ist zu sehen, dass sich ein Kurzschluss in einem Low-Side-Pfad bei der Generatorspannung kurzzeitig nach Auftreten des Fehlers bemerkbar macht und dass der Generatorstrom abnimmt. Im Erregerstrom ist, wie auch beim Kurz- schluss im High-Side-Pfad, eine deutliche Schwingung mit hoher Amplitude im Vergleich zum Verlauf ohne Fehler zu sehen, wodurch der Kurzschluss erkannt werden kann.
In Figur 8 ist zu sehen, dass eine Abtrennung einer ganzen Phase sich bei der Generatorspannung kurzzeitig nach Auftreten des Fehlers durch eine größere Schwankung in der Spannung und anschließend nur noch geringfügig durch leichte Schwankungen bemerkbar macht. Der Generatorstrom geht in eine Schwingung mit erhöhter Amplitude über. Der Erregerstrom nimmt leicht ab und geht in eine Schwingung mit deutlich höherer Amplitude als vor Auftreten des Fehlers über. Die Phasenspannung an der abgetrennten Phase wird nicht mehr über eine Gleichrichtung begrenzt, sie zeigt daher die deutlich höhere Leerlaufspannung der elektrischen Maschine. An den nicht beschädigten Phasen (wie beispielhaft in der Figur gezeigt) wird sich allerdings die Phasenspannung nicht ändern.
Eine Erkennung einer abgetrennten Phase anhand der Phasenspannung ist somit nicht möglich, außer der Defekt würde zufällig die einzige Phase betreffen, die überwacht wird. Am Erregerstrom hingegen ist eine Abtrennung einer Phase deutlich zu erkennen. Wiederum tritt hier eine unsymmetrische Phasenstromverteilung auf. Bei Kurzschlüssen oder Unterbrechungen ergibt sich ständerseitig ein zusätzlicher Gleichstromanteil, der als Wechselstromanteil auf die Läuferseite übertragen wird. Bei der Abtrennung einer Phase wird der Phasenstrom in der entsprechenden Phase hingegen auf Null reduziert. Dementsprechend müssen die verbliebenen Phasen diesen Anteil kompensieren und werden somit asymmetrisch belastet. Im Fehlerfall der abgefallenen Phase ist die Frequenz der Oszillation doppelt so hoch wie bei den vorher aufgezeigten Fehlerfällen und lässt sich somit eindeutig von diesen unterscheiden.
In Figur 9 ist zu sehen, dass eine Unterbrechung in einem Low-Side-Pfad zu leichten Schwankungen in der Generatorspannung führt. Der Generatorstrom folgt einer Schwingung, bei der der Wert des Stroms jeweils mit Erreichen des jeweiligen abgetrennten Low-Side-Pfades gegen Null geht. Die Phasenspannung weist eine höhere Amplitude als vor dem Fehler auf und der Erregerstrom weist ebenfalls eine Schwingung mit deutlich erhöhter Amplitude auf.
Figuren 10a und 10b zeigen genauer mögliche Schaltungen des Erregerkreises. Dargestellt ist die Recheneinheit 140, die an die positive Seite B+ und die negative Seite B- des Bordnetzes angeschlossen ist. Die Recheneinheit 140 bestromt die Läuferwicklung 110. Hierzu ist ein Schalter 1 12, beispielsweise ein MOSFET, vorgesehen, der getaktet betrieben wird.
Ist der Schalter 112 geschlossen, fließt Strom von der positiven Seite B+ über den Schalter 1 12, einen ersten Verzweigungspunkt 116, die Läuferwicklung 110 und einen zweiten Verzweigungspunkt 115 zur negativen Seite B-.
Ist der Schalter 112 geöffnet, fließt Strom aus der Läuferwicklung 1 10 über eine zwischen den Verzweigungspunkten 1 15 und 116 parallel zur Läuferwicklung 1 10 geschaltete Freilaufdiode 1 11 zurück in die Läuferwicklung 1 10.
Figur 10a zeigt eine erste mögliche Erfassung des über die Läuferwicklung 1 10 fließenden Erregerstroms IE. Eine Messeinrichtung 113, beispielsweise eine Spannungsverfassung über einem Messshunt, ist in Reihe mit dem Schalter 1 12 zwischen einem Anschluss an die positive Seite B+ und dem ersten Verzweigungspunkt 1 16 angebracht.
Figur 10b zeigt eine zweite mögliche Erfassung des Erregerstroms IE. Die Messeinrichtung 113 ist hier in Reihe mit der Freilaufdiode 11 1 zwischen den Verzweigungspunkten 115 und 1 16 parallel zur Läuferwicklung 110 geschaltet.
Eine weitere (nicht dargestellte) Möglichkeit der Erfassung des Erregerstroms IE ist, die Messeinrichtung 1 13 zwischen den Verzweigungspunkten 115 und 116 in Reihe mit der Läuferwicklung 1 10 parallel zur Freilaufdiode 113 zu haben. Dies hat den Vorteil, dass der Erregerstrom IE in jedem Schaltzustand des Schalters 1 12 ermittelt werden kann. Figur 1 1 zeigt zeitliche Verläufe einer zwischen den Verzweigungspunkten 1 15 und 1 16, also über der Läuferwicklung 1 10 abfallenden Spannung UDF, des Erregerstroms IE und der Phasenspannung UY in einem Normalfall der Generatoreinheit, also insbesondere ohne einen der in Figur 2 bis 5 dargestellten Fehler. Die Spannung UDF zeigt einen charakteristischen Verlauf mit Plateaus niedriger
Spannung im Fall des geöffneten Schalters 112 und Plateaus mit Schwankungen um eine höhere Spannung im Fall des geschlossenen Schalters 112. Die Übergänge zwischen diesen Plateaus sind steigende bzw. fallende Flanken. Der Tiefpass-gefilterte Erregerstrom IE zeigt einen Anstieg während des hohen
Plateaus der Spannung UDF und einen Abfall während des niedrigen Plateaus der Spannung UDF. Die Phasenspannung UY weist gegenüber Erregerstrom IE und Spannung UDF eine andere Frequenz auf. Während die Signale der Spannung UDF bzw. des Erregerstroms IE eine Periodizität mit der Taktfrequenz des Schalters 112 aufweisen, zeigt die Phasenspannung UY eine Periodizität, die proportional zur Drehzahl des Läufers ist. Daher weist die Korrelation zwischen Spannung UDF und Erregerstrom IE einen hohen Wert auf, die Korrelation zwischen Erregerstrom IE und Phasenspannung UY einen niedrigen Wert. Figur 12 zeigt analog zu Figur 11 Verläufe der Spannung UDF, des Erregerstroms IE und der Phasenspannung UY. Im Gegensatz zu Figur 1 1 zeigt Figur 12 Verläufe nicht im fehlerfreien Normalfall, sondern beim Vorliegen eines ständer- seitigen Fehlers, wie sie beispielsweise in den Figuren 2 bis 5 illustriert sind. Im Gegensatz zu Figur 1 1 sieht man, dass der Verlauf des Erregerstroms IE eine
Periodizität aufweist, die die gleiche Frequenz aufweist wie der Verlauf der Phasenspannung UY. Hingegen sieht man, dass die Periodizität des Verlaufs des Erregerstroms IE vom Verhalten des Verlaufs der Spannung UDF weitgehend entkoppelt ist. Daher weist die Korrelation zwischen Erregerstrom IE und Phasen- Spannung UY einen höheren Wert auf als in dem in Figur 1 1 dargestellten Fall, wohingegen die Korrelation zwischen Erregerstrom IE und Spannung UDF einen niedrigeren Wert aufweist als in Figur 1 1. Figur 13 illustriert den Unterschied zwischen den Figuren 1 1 und 12. Dargestellt ist ein zeitlicher Verlauf einer ersten Korrelation K1 zwischen dem Verlauf des Erregerstroms IE und dem der Spannung UDF. Ebenso dargestellt ist ein zeitlicher Verlauf einer zweiten Korrelation zwischen dem Verlauf des Erregerstroms IE und dem der Phasenspannung UY.
Der Wert der ersten Korrelation K1 bzw. der zweiten Korrelation K2 lässt sich beispielsweise anhand der Flanken in den Signalverläufen bestimmen. Liegt z.B. eine Bestimmung des Erregerstroms IE wie in Figur 10a illustriert vor, so kann wie beschrieben der Erregerstrom IE nur in Zeitintervallen ausgewertet werden, in denen der Schalter 112 geschlossen ist. Wenn der Schalter 1 12 geschlossen ist, ist der Wert der Spannung UDF auf dem hohen Plateau.
Die erste Korrelation K1 zwischen dem Verlauf der Spannung UDF und dem Ver- lauf des Erregerstroms IE lässt sich dann beispielsweise derart bestimmen, dass der Wert der ersten Korrelation K1 hoch ist, wenn im Verlauf des Erregerstroms IE keine fallenden Flanken größer eines bestimmten Schwellwertes detektiert werden, während der Schalter 1 12 geschlossen ist, und dass der Wert der ersten Korrelation K1 umso niedriger ist, je mehr fallende Flanken der Verlauf des Erre- gerstroms IE aufweist, während der Schalter 1 12 geschlossen ist.
Liegt eine Bestimmung des Erregerstroms wie in Figur 10b illustriert vor, so kann die erste Korrelation K1 so bestimmt werden, dass sie einen hohen Wert annimmt, wenn im Verlauf des Erregerstroms IE keine steigenden Flanken ermittelt werden, während der Schalter 112 geöffnet ist (d.h. während der Wert der Spannung UDF auf dem niedrigen Plateauwert ist)., und dass sie einen umso niedrigeren Wert annimmt, je mehr steigende Flanken der Verlauf des Erregerstroms IE aufweist, während der Schalter 1 12 geöffnet ist. Die zweite Korrelation K2 zwischen dem Verlauf der Phasenspannung UY und dem Verlauf des Erregerstroms IE lässt sich ebenfalls abhängig von der Anzahl steigender und fallender Flanken in den Verläufen bestimmen. Bezeichnet nslE die Anzahl der steigenden Flanken des Verlaufs des Erregerstroms IE während eines Beobachtungszeitraums und nflE entsprechend die Anzahl der fallenden Flanken, und bezeichnet nsUY die Anzahl der steigenden Flanken der Phasenspannung UY und im gleichen Beobachtungszeitraum und nfUY entsprechend die Anzahl der fallenden Flanken, so lässt sich die zweite Korrelation beispielsweise berechnen als
K2 =1- ( |nslE - nsUY| + |nflE - nfUY| ).
Diese Formal lässt sich selbstverständlich durch entsprechende Beschränkung des Beobachtungszeitraums bei jedem der in der Diskussion zu Figur 10 dargestellten Messkonzepte des Erregerstroms IE implementieren.
Selbstverständlich lassen sich erste Korrelation K1 und zweite Korrelation K2 alternativ auch anhand der Formeln
Kl = J IE(t) * UDF(t)dt
K2 = J IE(t) * UY(t)dt bestimmen.
In Figur 13 ist der Fall illustriert, dass zunächst kein Fehler im Gleichrichter vorliegt, und dann zu einem Zeitpunkt tO ein Fehler im Gleichrichter auftritt, beispielsweise eines der in Figuren 2 bis 5 illustrierten Fehlerbilder.
Zunächst nimmt die erste Korrelation K1 einen hohen Wert an, die zweite Korrelation K2 einen niedrigen Wert. Dies entspricht dem in Figur 1 1 illustrierten Fall, dass während der Phasen, in denen die Spannung UDF den hohen/niedrigen Plateauwert annimmt, der Stromverlauf von IE lediglich eine steigende/fallende Flanke annimmt, der Verlauf der Phasenspannung UY hingegen eine steigende und eine fallende Flanke.
Nach dem Zeitpunkt tO fällt der Wert der ersten Korrelation K1 ab, der Wert der zweiten Korrelation K2 steigt. Dies entspricht dem in Figur 12 illustrierten Fall, in dem während der Phasen, in denen die Spannung UDF den niedrigen bzw. ho- hen Plateauwert annimmt, sowohl der Stromverlauf IE Verlauf der Phasenspannung UY jeweils die gleiche Mehrzahl an fallenden und steigenden Flanken aufweisen Figur 14 zeigt den Ablauf eines weiteren Verfahrens zum Erkennen des Fehlers in der Generatoreinheit für den Fall, dass die Erfassung des Erregerstroms wie in Figur 10a illustriert erfolgt. Das Verfahren kann beispielsweise im Generatorregler 140 ablaufen kann. Das hier vorgestellte Verfahren illustriert, wie an Stelle einer expliziten Berechnung der Korrelation allein auf Grund der Erkennung von Flanken erkannt werden kann, ob der Fehler vorliegt. Wie hier vorgeführt, führt auch dies im Ergebnis zu einer Fehlererkennung abhängig vom Betrag einer Korrelation, auch wenn diese nicht explizit ermittelt wird. In einem ersten Schritt 1000 wird der Wert des Erregerstroms IE empfangen. Im folgenden Schritt 1010 wird überprüft, ob der Schalter 1 12 derart angesteuert wird, dass der Erreger- ström IE ermittelt werden kann, d.h. ob z.B. der Schalter 1 12 derart angesteuert wird, dass er geschlossen ist. Ist dies nicht der Fall, endet das Verfahren in Schritt 1010. Andernfalls folgt Schritt 1020, in dem optional eine Tiefpassfilterung des empfangenen Signals des Erregerstroms IE durchgeführt wird. Es folgen die optionalen Schritte 1030 bis 1050.
In Schritt 1030 werden während eines vorgebbaren Zeitfensters ein Minimalwert und ein Maximalwert des Erregerstroms IE ermittelt, und die Differenz aus Maximalwert minus Minimalwert ermittelt. Dieses Zeitfenster kann eine feste Länge haben, oder z.B. abhängig von Betriebsparametern frei vorgebbar sein. Insbe- sondere ist es zweckmäßig, die Länge abhängig von der Drehzahl des Generators zu wählen, beispielsweise umgekehrt proportional zur Drehzahl. In Schritt 1040 wird überprüft, ob diese Differenz größer ist als ein vorgebbarer Schwellenwert. Ist dies nicht der Fall, endet das Verfahren in Schritt 1050. Andernfalls folgt Schritt 1060. Bei Entfall der optionalen Schritte 1030 bis 1050 folgt Schritt 1060 unmittelbar auf Schritt 1020.
In Schritt 1060 wird ermittelt, ob eine fallende Flanke vorliegt. Ist dies der Fall, folgt Schritt 1070, in dem entschieden wird, dass der Fehler vorliegt. Dies ent- spricht dem Fall einer niedrigen Korrelation zwischen Erregerstrom IE und Spannung UDF, wie in Figur 12 illustriert. Andernfalls folgt Schritt 1080, in dem entschieden wird, dass kein Fehler vorliegt. Dies entspricht dem Fall einer hohen Korrelation zwischen Erregerstrom IE und Spannung UDF, wie in Figur 13 illustriert. Damit endet das Verfahren.
Die Tiefpassfilterung in Schritt 1020 hat den Zweck, dass in der Flankenerkennung in Schritt 1060 nur dann Flanken erkannt werden, wenn tatsächlich ein Fehler vorliegt. Tatsächlich liegen durch Rückkopplungen von Phasenströmen und Signalrauschen auch im Normalbetrieb, also im fehlerfreien Zustand, fallende Flanken vor. Durch die Tiefpassfilterung werden diese Flanken nicht als Flanken identifiziert und eine Fehlauslösung wird unterdrückt. Alternativ kann in Schritt 1060 bei der Ermittlung von fallenden Flanken vorgesehen sein, dass Flanken nur dann identifiziert werden, wenn sie eine vorgebbare Mindesthöhe überschreiten.
Alternativ lässt sich das Verfahren natürlich auch so durchführen, dass in Schritt 1010 nicht überprüft wird, ob der Schalter 1 12 derart angesteuert wird, dass er geschlossen ist, sondern dass er derart angesteuert wird, dass er geöffnet ist. In diesem Fall muss die Erkennung in Schritt 1060, ob eine fallende Flanke vorliegt, durch eine Erkennung ersetzt werden, die überprüft, ob eine steigende Flanke vorliegt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich beim Übergang vom Normalfall zum Fehlerfall im Ständer die dominierende Vorwärtskopplung von Läuferwicklung 1 10 auf die Ständerwicklung 120 umkehrt in eine dominierende Rückwärtskopplung von Ständerwicklung 120 auf die Läuferwicklung 110. Dieses Verhalten äußert sich in einer Verschiebung von einer hohen ersten Korrelation K1 und einer niedrigen zweiten Korrelation K2 im Normalfall zu einer reduzierten ersten Korrelation K1 und einer erhöhten zweiten Korrelation K2. Durch Beobachtung einer oder beider dieser Korrelationen lässt sich daher ein Fehlerfall ermitteln. Ebenso lässt sich durch das Ermitteln von Flanken, beispielsweise im Erregerstrom UDF, der Fehlerfall ermitteln.

Claims
Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit, welche eine elektrische Maschine (100) mit Läuferwicklung (110) und transformatorisch an die Läuferwicklung (110) gekoppelter Ständerwicklung (120) und einen daran angeschlossenen Gleichrichter (130), über den die elektrische Maschine (100) an ein Bordnetz (150) eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, aufweist,
wobei abhängig von einem Betrag einer Korrelation (K1 , K2) zwischen einem Verlauf eines durch die Läuferwicklung (1 10) der elektrischen Maschine (100) fließenden Erregerstroms (IE) und einem Verlauf einer an einer Seite des Transformators abfallenden Spannung (UY, UDF) darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei abhängig von einem Betrag der Korrelation (K1) zwischen dem Verlauf des Erregerstroms (IE) und einem Verlauf einer über der Läuferwicklung (110) abfallenden Spannung (UDF) darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei dann entschieden wird, dass der Fehler vorliegt, wenn der Betrag der Korrelation (K1) zwischen dem Verlauf des Erregerstroms (IE) und dem Verlauf der über der Läuferwicklung (1 10) abfallenden Spannung (UDF) kleiner ist als ein läuferseitiger Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der läuferseitige Schwellenwert nicht größer ist als der Betrag der Korrelation (K1) zwischen dem Verlauf des Erregerstroms (IE) und dem Verlauf der über der Läuferwicklung (110) abfallenden Spannung (UDF) im Normalzustand.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei dann darauf entschieden wird, dass der Fehler vorliegt, wenn sich der Betrag der Korrelation (K1) zwischen dem Verlauf des Erregerstroms (IE) und dem Verlauf der über der Läuferwicklung (1 10) abfallenden Spannung (UDF) während eines vorgebbaren Zeitintervalls um mehr als einen vorgebbaren Schwellenwert verringert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei abhängig von einem Betrag der Korrelation (K2) zwischen dem Verlauf des Erregerstroms (IE) und einem Verlauf einer Phasenspannung (UY) darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei dann entschieden wird, dass der Fehler vorliegt, wenn der Betrag der Korrelation (K2) zwischen dem Verlauf des Erregerstroms (IE) und dem Verlauf der Phasenspannung (UY) größer ist als ein ständerseitiger Schwellenwert. 8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der ständerseitige Schwellenwert nicht kleiner ist als der Betrag der Korrelation zwischen dem Verlauf des Erregerstroms (IE) und dem Verlauf der Phasenspannung (UY) im Normalzustand.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei dann darauf entschieden wird, dass der Fehler vorliegt, wenn sich der Betrag der Korrelation (K2) zwischen dem Verlauf des Erregerstroms (IE) und dem Verlauf der Phasenspannung (UY) während eines zweiten vorgebbaren Zeitintervalls um mehr als einen vorgebbaren Schwellenwert verringert.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei abhängig von erkannten Flanken im Verlauf des Erregerstroms (IE) darauf erkannt wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht.
1 1 Verfahren nach Anspruch 10, wobei auf Fehler erkannt wird, wenn eine fallende Flanke im Verlauf des Erregerstroms (IE) erkannt wird, während ein den Erregerstrom (IE) taktender Schalter (1 12) geschlossen ist.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei auf Fehler erkannt wird, wenn eine steigende Flanke im Verlauf des Erregerstroms (IE) erkannt wird, während ein den Erregerstrom (IE) taktender Schalter (1 12) geöffnet ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei dann, falls ein Verdacht vorliegt, dass der Fehler vorliegt, während der Durchführung des Ver- fahrens eine Taktfrequenz eines den Erregerstroms (IE) taktenden Schalters
(1 12) erhöht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zunächst mit nicht erhöhter Taktfrequenz des den Erreger- Stroms (IE) taktenden Schalters (112) durchgeführt wird und für den Fall, dass das Verfahren ergibt, dass der Fehler vorliegt, dieser Fehler als Verdacht auf den Fehler interpretiert wird.
15. Verfahren zum sicheren Betreiben einer Generatoreinheit, wobei dann, wenn mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 erkannt wurde, dass ein Fehler in der Generatoreinheit vorliegt, eine Reduzierung des Betrags des Erregerstroms (IE) oder eine Pulsung des Erregerstroms (IE) durchgeführt wird.
16. Recheneinheit (140), insbesondere Generatorregler, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
17. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (140) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (140) ausgeführt wird.
18. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 17.
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