WO2022043271A1 - Method for operating a unit of a motor vehicle - Google Patents

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WO2022043271A1
WO2022043271A1 PCT/EP2021/073292 EP2021073292W WO2022043271A1 WO 2022043271 A1 WO2022043271 A1 WO 2022043271A1 EP 2021073292 W EP2021073292 W EP 2021073292W WO 2022043271 A1 WO2022043271 A1 WO 2022043271A1
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WO
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motor
intermediate circuit
circuit capacitor
discharge
condition
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/073292
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German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Bienick
Marco Stock
Stefan Schiegel
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/322Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an assembly of a motor vehicle and an assembly of a motor vehicle and a computer program product.
  • the unit includes an intermediate circuit capacitor, a brushless DC motor and a converter connected in between.
  • the unit is preferably an electric motor refrigerant compressor.
  • Motor vehicles usually have an air conditioning system, by means of which the temperature of an interior of the motor vehicle is controlled.
  • the required energy stores such as a high-voltage battery, are also cooled in motor vehicles driven by an electric motor.
  • the air conditioning system has a refrigerant circuit which includes a refrigerant compressor, a condenser downstream of this and an evaporator downstream of this in terms of fluid technology. In terms of fluid technology, this is followed by another heat exchanger, which is in thermal contact with a blower line that leads into the interior of the motor vehicle, or with any energy cells of the high-voltage energy storage device.
  • the refrigerant circuit is filled with a refrigerant such as R134a, R1234yf or CO2.
  • a pressure of the refrigerant is increased by means of the refrigerant compressor, which leads to an increase in the temperature of the refrigerant.
  • This is conducted to the capacitor, which is in thermal contact with an environment of the motor vehicle.
  • This results in a temperature reduction of the refrigerant, which in turn is expanded to the original pressure in the downstream evaporator, which is why the temperature of the refrigerant is further reduced.
  • thermal energy is transferred to the refrigerant from the component that is in thermal contact with the heat exchanger transferred, which leads to a cooling of the component and a heating of the refrigerant.
  • the heated refrigerant is returned to the refrigerant compressor to close the refrigerant circuit.
  • the refrigerant compressor is increasingly being designed as an electric motor and thus includes an electric motor, by means of which a compressor head is driven.
  • the electric motor is usually designed to be brushless and is energized by means of a converter, which in turn is fed by means of an on-board network of the motor vehicle. If several electrical consumers are operated with the same vehicle electrical system, fluctuations occur in the electrical DC voltage provided when these consumers are switched on or off. So that essentially undisturbed operation is made possible, an intermediate circuit capacitor is usually connected in parallel with the converter as an energy store.
  • the electromotive refrigerant compressor So that the maximum output of the electromotive refrigerant compressor is comparatively high, it is necessary to provide a comparatively large amount of electrical energy via the vehicle electrical system. If the maximum electrical current made available is increased for this purpose, it is necessary to increase a cross section of the electrical lines used, which in turn leads to increased weight. Therefore, the electrical voltage that is applied to the electromotive refrigerant compressor, namely the converter, is increasing to an increasing extent, so that the electromotive refrigerant compressor is connected, for example, to a 48 V vehicle electrical system or to a high-voltage vehicle electrical system, which is also used for propulsion, for example of the motor vehicle is used if it is designed as an electric vehicle. In this case, the applied electrical voltage is usually more than 200 V.
  • the invention is based on the object of specifying a particularly suitable method for operating a unit of a motor vehicle and a particularly suitable unit of a motor vehicle as well as a particularly suitable computer program product, safety being advantageously increased and production costs expediently not being increased.
  • the method is used to operate a unit of a motor vehicle.
  • the motor vehicle is in particular land-based and preferably designed with multiple lanes. It is suitably possible here to position the motor vehicle essentially freely, in particular on a corresponding roadway.
  • the motor vehicle has, in particular, appropriate wheels.
  • the motor vehicle is suitably not rail-guided.
  • the motor vehicle is preferably a passenger car (car) or a commercial vehicle, such as a truck (truck) or bus.
  • the aggregate has a brushless direct current motor (BLDC) which is operated by means of a converter.
  • the brushless direct current motor thus includes, in particular, a number of electrical coils that are connected to one another to form a plurality of phases. The phases are interconnected to form a delta or star connection.
  • a stator of the brushless DC motor includes the electrical coils and the brushless DC motor has a rotor which preferably comprises a number of permanent magnets.
  • the brushless DC motor is preferably a synchronous motor.
  • the converter includes a bridge circuit, for example a B6 circuit or a B12 circuit.
  • the number of bridge arms of the converter corresponds to the number of phases of the brushless direct current motor, also simply referred to below as direct current motor.
  • the assembly also includes an intermediate circuit capacitor, by means of which the converter is fed. The converter is thus connected between the intermediate circuit capacitor and the brushless DC motor.
  • the intermediate circuit capacitor itself is in particular in contact with an on-board network of the motor vehicle, so that the electrical voltage carried by the on-board network in particular is present at the intermediate circuit capacitor.
  • at least one of the electrical potentials of the intermediate circuit capacitor is connected to ground.
  • the electrical voltage is in particular an electrical direct voltage and is, for example, 12 V, 24 V, 48 V. However, the electrical voltage is particularly preferably greater than 100 V and, for example, greater than 200 V.
  • the electrical (direct) voltage is preferably equal to 288 V, 560V or 830V
  • the assembly has a discharge circuit which is connected in parallel with the intermediate circuit capacitor.
  • the discharge circuit is used for discharge charging of the intermediate circuit capacitor and is suitable for this purpose, in particular provided and set up.
  • the discharging circuit preferably comprises a strand which has a resistor, preferably an ohmic resistor, and a semiconductor switch which are electrically connected in series.
  • the intermediate circuit capacitor is bridged by means of the series connection made up of the resistor and the semiconductor switch.
  • the semiconductor switch is actuated, the intermediate circuit capacitor is discharged via the semiconductor switch and the resistor, with the electrical energy being converted into thermal energy due to the heating of the resistor.
  • the electrical energy is converted by means of the semiconductor switch.
  • the A semiconductor switch is, for example, a field effect transistor, in particular a MOSFET or IGBT.
  • the intermediate circuit capacitor is preferably bridged by means of a Zener diode and an additional resistor, with a center tap being formed between these, which is routed to the control input of the semiconductor switch.
  • the Zener diode is arranged in such a way that one of its inputs is connected at low resistance to one of the terminals of the resistor, which forms the series circuit with the semiconductor switch. Because of the resistor and the zener diode, a voltage divider is provided, with the zener diode ensuring that the maximum electrical voltage present at the control input of the semiconductor switch is limited.
  • the zener diode in turn is preferably bridged by means of an adjustable zener diode and by means of a further strand which comprises a further resistor and a temperature-dependent resistor which is designed in particular as an NTC resistor and which is in thermal contact with the semiconductor switch .
  • the center tap present between the temperature-dependent resistor and the further resistor is routed in particular to the control input of the adjustable zener diode.
  • the Zener diode is additionally bridged by means of a further semiconductor switch, which is actuated by means of a control module.
  • the further semiconductor is actuated by means of the control module in such a way that the semiconductor switch is actuated in turn and an electric current flows through it. Due to the temperature-dependent resistance, it is ensured that the semiconductor switch cannot be destroyed when the intermediate circuit capacitor discharges and the semiconductor switch is heated as a result due to the increased electric current flow, namely by the latter then being actuated accordingly.
  • the electric current flowing (discharge current) is reduced in this case, namely preferably by the electric voltage present at the control input of the semiconductor switch being reduced.
  • the method provides that, as a first condition, it is checked whether there is a request to discharge the intermediate circuit capacitor. In other words, the first condition is met when there is a request to discharge the intermediate circuit capacitor.
  • the request to discharge the intermediate circuit capacitor specifies that it should be electrically voltage-free, so that its two connections, ie its two electrodes, have the same electrical potential or a potential difference that is less than a specific value.
  • 60V is preferably used as such a value, so that the request to discharge the intermediate circuit capacitor specifies that both connections have a maximum potential difference of less than 60V. With such a potential difference, there is protection against accidental contact, so that safety is increased.
  • the intermediate circuit capacitor is discharged so that its two electrodes subsequently have essentially the same electrical potential.
  • the discharging takes place as a function of a second condition, namely via the discharging circuit or the DC motor.
  • the discharge is carried out via the DC motors, and otherwise via the discharge circuit.
  • Two different types of discharge are thus available, which is why there is redundancy, and the type of discharge used is selected from the two possibilities, namely as a function of the second condition.
  • security is increased.
  • no further components are required in addition to the discharge circuit, which is why production costs are not increased.
  • the second condition specifies that discharging takes place either via the discharging circuit or the DC motor.
  • the second condition can also be used to specify that the discharging takes place via the discharging circuit and the DC motor.
  • the unit is coupled to a bus system in terms of signals, in particular a LIN or CAN bus.
  • a bus system in terms of signals, in particular a LIN or CAN bus.
  • Via the bus system during operation of the motor vehicle in particular transmit control commands, so that the unit is operated according to the control commands.
  • the intermediate circuit capacitor is in direct contact with the on-board electrical system of the motor vehicle, which is preferably fed by means of a corresponding energy store, such as a battery, expediently a high-voltage battery.
  • a corresponding energy store such as a battery, expediently a high-voltage battery.
  • further components such as inductors or semiconductor switches, are arranged between the intermediate circuit capacitor and the capacitor. If there is a request for discharging the intermediate circuit capacitor, a request for discharging the vehicle electrical system is also included, or it is checked as an additional part of the first condition whether a corresponding request is present.
  • the energy store ie in particular the battery
  • the energy store is usually electrically isolated from the vehicle electrical system.
  • the first condition is met, this is reduced in particular by means of the unit, namely either by means of the discharge circuit or via the DC motor, so that no additional discharge circuit is required for the other units/consumers. Consequently, manufacturing costs are reduced.
  • the unit is, for example, a main drive of the motor vehicle and is therefore used directly to propel the motor vehicle.
  • the aggregate an auxiliary unit and is therefore not used directly to propel the motor vehicle.
  • the accessory is an electric motor oil pump, such as an electric motor lubricant pump.
  • An oil such as engine oil or gear oil, is used as a lubricant, for example.
  • the unit is, for example, an electric motor water pump or an electric motor coolant pump.
  • the assembly is a power steering system, or a component thereof.
  • an electromotive adjustment drive such as an electromotive window winder, an electromotive seat adjustment or an electromotive actuated sunroof, is used as a unit.
  • the unit is particularly preferably an electromotive refrigerant compressor, also referred to simply as a refrigerant compressor below.
  • a refrigerant is compressed by means of the (electric motor) refrigerant compressor.
  • the refrigerant is, for example, a chemical refrigerant such as R134a or R1234yf.
  • the refrigerant is CO2.
  • the refrigerant compressor is preferably designed in such a way that it can be used to compress the respective refrigerant, with a pressure increase of between 5 bar and 20 bar occurring, for example.
  • the refrigerant compressor is in particular a component of a refrigerant circuit (refrigeration circuit), which is used, for example, to air condition an interior or to cool down an energy store of the motor vehicle, such as a high-voltage battery.
  • the refrigerant circuit also includes in particular an (air conditioning) condenser and an evaporator.
  • the condenser is fluidly connected between the electric motor refrigerant compressor and the evaporator.
  • the refrigerant circuit preferably includes a further heat exchanger which is connected between the evaporator and the electromotive refrigerant compressor and which is preferably in thermal contact with another component of the motor vehicle, such as a blower line of an air conditioning system or an energy storage device, such as a high-voltage energy storage device.
  • the refrigerant circuit is in particular filled with a refrigerant, for example a chemical refrigerant such as R134a, R1234yf, or with CO2.
  • a pressure of the refrigerant is increased during operation, which is then conducted to the condenser, which is preferably in thermal contact with an environment of the motor vehicle.
  • the temperature of the refrigerant is suitably adjusted to the ambient temperature or at least the temperature of the refrigerant is reduced by means of the condenser. With the downstream evaporator, the refrigerant is expanded, which is why the temperature of the refrigerant is further reduced.
  • thermal energy is transferred from the component that is in thermal contact with the further heat exchanger to the refrigerant, which leads to a cooling of the component and a heating of the refrigerant.
  • the heated refrigerant is preferably fed back to the refrigerant compressor to close the refrigerant circuit.
  • the electromotive refrigerant compressor has a compressor head that is driven by the DC motor.
  • the compressor head itself is used to move and compress the refrigerant.
  • the compressor head is suitably set up and provided for this purpose.
  • the compression head has a number of components that can be moved relative to one another in order to achieve compression.
  • the compressor head has a compressor outlet through which, in use, the compressed refrigerant is expelled.
  • the compressor head has a compressor inlet through which the uncompressed refrigerant is introduced, for example sucked in, during operation.
  • the density of the refrigerant on the side of the compressor inlet is lower than on the side of the compressor outlet when the electromotive refrigerant compressor is in operation. For example, the refrigerant is sucked in continuously during operation.
  • the second condition is periodically met, so that both the discharge circuit and the DC motor are evenly loaded.
  • the second condition is particularly preferably generated by a self-test.
  • a self-test of the discharge circuit and/or the DC motor takes place.
  • a temperature is used to determine the second condition. For example, if the temperature of the DC motor is above a certain limit temperature, the second condition in particular is not met, so that a discharge, if this is to take place, takes place via the discharge circuit. If, on the other hand, the temperature of the discharge circuit is above a further limit temperature, the second condition is met and the discharge takes place, in particular, via the DC motor.
  • the discharge circuit includes the semiconductor switch, which is actuated as a function of its heating
  • its switching state is preferably used as the second condition.
  • the second condition is met, so that the discharge takes place via the direct current motor if the first condition is present, in particular when no discharge or no sufficiently rapid discharge can take place via the discharge circuit due to the heating of the semiconductor switch.
  • the switching state of the semiconductor switch is determined as a self-test.
  • the self-test is essentially carried out continuously and thus the functional capability of the two discharge paths, ie via the discharge circuit and via the DC motor, is continuously determined.
  • the respective electric current carried is expediently determined while a discharge is being carried out. The functionality is derived from this.
  • the electrical current conducted via the discharge circuit and the DC motor is thus preferably detected and the second condition is generated from this.
  • the self-test is carried out, for example, before a discharge is carried out, so that when the first condition is present, the discharge can take place comparatively promptly.
  • the self-test is carried out, for example, during the discharge. This ensures that the discharge is carried out correctly.
  • the second condition it is possible in particular for the second condition to change during the discharge, so that when the intermediate circuit capacitor is not yet completely discharged, for example a discharge via the discharge circuit is interrupted and continued via the DC motor.
  • security is increased.
  • the second condition has been determined independently by the assembly, this is communicated to other components of the motor vehicle, in particular via a bus system. A corresponding flag is suitably set for this.
  • the unit is also to be used to discharge the other units/consumers, they know whether the discharge circuit or the DC motor is used for this purpose, especially if the time periods until the respective discharge is completed differ. It is also possible on the basis of the message to output a message so that, for example, the user of the motor vehicle is prompted to go to a workshop, so that any error that caused the second condition to be created accordingly can be corrected. It is also possible, for example, to encourage the user to behave appropriately, so that the unit is switched off, for example, and consequently the load on the unit is reduced. As an alternative to this, the bus system is used to indicate whether discharge can currently be carried out or whether there is damage. How the discharge is carried out when the corresponding request is present is not transmitted.
  • the electrical current conducted via the discharge circuit is recorded for the self-test and the second condition is generated from this.
  • the second condition is adjusted accordingly and is in particular met, so that the discharge then takes place via the DC motor. Due to the generation of the second condition based on the electrical current that is conducted, the susceptibility to errors is reduced in the self-test. This is also comparatively easy to implement.
  • the electrical current carried is detected while the intermediate circuit capacitor is discharging. However, this is particularly preferably carried out alternatively or in combination when no discharge is to take place. If an electric current is nevertheless passed through the discharge circuit during this, there is a short circuit, for example, so that a Functional safety of the discharge circuit is not given.
  • the second condition is then adapted so that the discharge takes place via the DC motor when the first condition is met.
  • the self-test is carried out cyclically.
  • security is increased.
  • the self-test is particularly preferably not carried out cyclically, but only when a specific condition is met. This avoids excessive execution of self-tests, which is why an excessive number of resources are not required for this.
  • the specific condition used is, for example, that an electrical voltage present at the intermediate circuit capacitor exceeds a first limit value.
  • the self-test is carried out directly or at a time interval therefrom.
  • the time interval is less than 1 second and for example between 10 ms and 100 ms.
  • the first limit value is preferably below an operating voltage of the intermediate circuit capacitor and is, for example, a quarter, a third or half of the operating voltage.
  • the self-test is thus carried out essentially after the assembly has been connected to the vehicle electrical system or when the vehicle electrical system begins to feed the unit.
  • the self-test is thus carried out when the motor vehicle is switched to the operating state.
  • the second condition is thus determined comparatively early, and thus whether the discharge circuit and/or the DC motor can be operated safely. Consequently increased security. Expediently, a subpoena is not affected due to the self-test.
  • the first limit value is greater than 100 V and, for example, greater than 150 V.
  • the self-test is preferably carried out when the electrical voltage applied has exceeded 172 V, namely 0.5 seconds later.
  • the first limit value corresponds in particular to the minimum electrical voltage to be expected, which is provided by means of the vehicle electrical system, in particular any battery, minus a tolerance value. Using the tolerance value In particular, any measurement errors when detecting the electrical voltage are also taken into account.
  • the condition under which the self-test is carried out is that there is a request to operate the DC motor.
  • the request to operate the DC motor is first detected.
  • the second condition is thus determined before actual operation is started, so that in the event of a fault the assembly or at least the intermediate circuit capacitor can be transferred to a safe state, namely in particular the de-energized state, in a comparatively prompt manner.
  • the self-test is carried out. Particularly preferably, however, this only takes place if the second condition has not yet been generated. This reduces the number of self-tests.
  • the second condition is preferably first deleted each time the motor vehicle is restarted, so that it is not present.
  • the converter is preferably controlled in such a way that at least one of the electrical phases of the DC motor, preferably all of them, are live.
  • existing components of the direct current motor are used to reduce the electrical voltage, which is why no adjustment of the direct current motor is required.
  • the DC motor is rotated here.
  • the control is particularly preferably carried out in such a way that there is no rotational movement of the DC motor.
  • the discharge therefore has no effect on the other components of the unit and therefore also not on the motor vehicle, which could endanger a person or damage other components of the motor vehicle. Consequently, security is increased. Controlling the direct current motor for discharging the intermediate circuit capacitor, with the direct current motor not rotating, is independent of checking for the first condition and discharging as a function of the second condition and is rather regarded as an independent invention.
  • the DC motor is subjected to an electrical current that corresponds to a speed above a second limit value.
  • a rotating magnetic field is created in the DC motor due to the control by means of the converter, with the speed of the magnetic field being above the second limit value in particular.
  • the second limit value is adapted to an inertia of the DC motor, in particular of the rotor.
  • the request to discharge the intermediate circuit capacitor is received and consequently generated externally.
  • the request is received via the possible bus system of the motor vehicle.
  • the request to discharge the intermediate circuit capacitor is derived by means of the unit itself.
  • the electrical voltage applied to the intermediate circuit capacitor is detected at two different points in time and the request is derived from this. When the intermediate circuit capacitor is fully charged, and subsequently at the two different points in time the applied electrical voltage is detected, this is essentially the same if there is no fault and if in particular there is no excessive power demand on the DC motor. If, on the other hand, there is a discrepancy between the two detected electrical voltages, i.e.
  • a fault can be assumed, such as a disconnection from the vehicle electrical system and/or at least a partial tear of an electrical line in the vehicle electrical system .
  • an on-board computer which is used, for example, to monitor the motor vehicle, and/or other components of the motor vehicle, by means of which this is sent to the unit, ensures that in the event of a fault, the intermediate circuit capacitor is safely discharged, so that security is increased.
  • the electrical voltages are preferably detected redundantly, so that the voltage measurement is carried out twice.
  • the two values determined are preferably compared with one another in order to detect a faulty voltage measurement. If this is the case, the intermediate circuit capacitor is expediently discharged essentially immediately and/or the second condition, ie in particular the discharge strategy, is adapted. Preferably, if communication with the possible bus system is no longer possible, the intermediate circuit capacitor is permanently discharged.
  • the electrical voltage is preferably only detected when communication with other components of the motor vehicle is no longer possible, in particular via the possible bus system. In this If the DC motor is not operated, so that there is no longer any power requirement for it.
  • the detected electrical voltages present are particularly preferably set in relation to one another and compared with a third limit value.
  • the request to discharge the intermediate circuit capacitor is generated as a function of the comparison. If a line of the vehicle electrical system is torn off from the assembly, the intermediate circuit capacitor is discharged, which in particular is passive.
  • the time profile of the electrical voltage present at the intermediate circuit capacitor is exponential. Due to the ratio of the two detected electrical voltages present to one another, it is irrelevant how great the electrical voltage present at the intermediate circuit capacitor was originally. If the exponential drop is present, the ratio is always equal to a specific value that depends on the intermediate circuit capacitor used and the time interval between the two points in time.
  • the third limit value is preferably adapted in such a way that in the event of an (unwanted) exponential discharge of the intermediate circuit capacitor, the request to discharge the intermediate circuit capacitor is generated.
  • the third limit value is suitably adjusted in such a way that the request for discharge is generated for a discharge that corresponds to the self-discharge curve of the component, caused by the equivalent parallel resistance of the component to the intermediate circuit.
  • the component is in particular the intermediate circuit capacitor. Because of the ratio, it is thus possible to use the method in a large number of different units and/or different intermediate circuit capacitors, with only the third limit value having to be adjusted accordingly.
  • the applied electrical voltage is recorded several times at two different points in time in each case and these are compared to one another in each case.
  • the time interval between the points in time is constant in each case.
  • the applied electrical voltage is recorded several times, with these recorded electrical voltages being related to a corresponding recorded electrical voltage that was recorded following the respective time interval.
  • 1024 ms is used as the time interval, and the electrical voltage is recorded every 16 ms, for example.
  • the request to discharge the intermediate circuit capacitor is generated when the ratios, that is, for example, the 64 ratios, differ from the third limit value by less than a fourth limit value. In other words, it is checked whether all ratios are within a certain range. If an exponential discharge of the intermediate circuit capacitor takes place, all of the ratios are theoretically the same, and the fourth limit value can be selected to be comparatively small. A comparatively reliable detection of a torn line of the vehicle electrical system and the subsequent uncontrolled discharge of the intermediate circuit capacitor resulting therefrom can be determined, so that the request to discharge the intermediate circuit capacitor is generated comparatively promptly. Thus, security is increased. Comparatively few calculation steps are also required for the determination, so that the determination can be carried out comparatively promptly. It is also possible, by forming the respective ratio or ratios, to monitor whether the (intended) discharging of the intermediate circuit capacitor is functioning correctly.
  • the method in which the applied electrical voltages are recorded several times at different points in time and these are set in relation to each other, with the time interval between the points in time being constant, and it is checked whether they deviate from the third limit value differ by more than the fourth limit value is independent of the design of the method for operating the unit, in which it is checked whether the first condition is present and then the discharge is carried out as a function of the second condition.
  • Such a method is used, in particular, to determine that a line has broken off from the assembly or some other fault situation, or, for example, to determine that the intermediate circuit capacitor is being discharged. In summary, such a method is thus regarded as an independent invention.
  • the assembly is a component of a motor vehicle, which is in particular land-based and is, for example, a truck (lorry), bus or preferably a passenger car (car).
  • the assembly is, for example, a main drive of the motor vehicle or particularly preferably an auxiliary assembly.
  • the unit has an intermediate circuit capacitor, a DC motor and a converter connected in between.
  • the converter comprises a bridge circuit, such as a B6 circuit.
  • a discharge circuit is connected in parallel with the intermediate circuit capacitor and has, in particular, a semiconductor switch and a resistor electrically connected in series therewith, the intermediate circuit capacitor being bridged by means of this series connection.
  • an additional resistor and a Zener diode are also connected in parallel with the intermediate circuit capacitor, with a center tap being formed between these, which is routed to the control input of the semiconductor switch. It is thus ensured that a maximum of a specific electrical potential is always present at the control input of the semiconductor switch.
  • the zener diode in turn is bridged with an adjustable zener diode, a further semiconductor switch and a further series connection of a further resistor and a temperature-dependent resistor, the temperature-dependent resistor being in thermal contact with the semiconductor switch.
  • the electrical voltage present at the input of the semiconductor switch is adjusted by means of the adjustable Zener diode.
  • the other semiconductor switch is actuated by means of a control module, and a control input of the adjustable zener diode is against the center tap out between the further resistor and the temperature-dependent resistor, the temperature resistor being an NTC resistor.
  • the assembly is operated according to a method in which a first condition is checked as to whether there is a request to discharge the intermediate circuit capacitor. Depending on a second condition, the intermediate circuit capacitor is discharged either via the discharge circuit or the DC motor, or both.
  • the unit has in particular a control unit which is suitable, in particular provided and set up, to carry out the method.
  • the control unit includes, for example, an application-specific integrated circuit (ASIC) or, particularly preferably, a computer that is suitably designed to be programmable.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the control unit comprises a storage medium on which a computer program product, also referred to as a computer program, is stored, with the computer being prompted to carry out the method when this computer program product, ie the program, is executed.
  • the unit is a pump, such as an oil pump or water pump.
  • the unit is particularly preferably an electric motor-driven refrigerant compressor.
  • the computer program product comprises a number of instructions which, when the program (computer program product) is executed by a computer, cause the computer to use a method for operating a unit of a motor vehicle which has an intermediate circuit capacitor, a brushless direct current motor and a converter connected in between, with parallel to the Intermediate circuit capacitor is connected to a discharge circuit to perform.
  • the unit is in particular an electric motor refrigerant compressor.
  • a check is made as a first condition as to whether there is a request to discharge the intermediate circuit capacitor.
  • the intermediate circuit capacitor is discharged via the discharge circuit or the DC motor.
  • the computer is expediently a component part of a control unit or electronics and is formed by means of these, for example.
  • the computer preferably includes or is formed by a microprocessor.
  • the computer program product is, for example, a file or a data carrier that contains an executable program that automatically runs the method when installed on a computer.
  • the invention also relates to a storage medium on which the computer program product is stored.
  • a storage medium is, for example, a CD-ROM, a DVD or a Blu-Ray Disc.
  • the storage medium is a USB stick or some other memory which can be rewritten or only written once, for example.
  • a memory is, for example, a flash memory, a RAM or a ROM.
  • the invention also relates to a motor vehicle that has such a unit and a control unit for carrying out the method, which is therefore suitable, in particular provided and set up, for this purpose.
  • first, second, third, ... object this is to be understood in particular as merely referring to a specific object. In particular, this does not mean that there is a certain number of such objects. In particular, this does not imply that, for example, the first or second limit value is present if the third limit value is present.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle with a unit in the form of an electric motor-driven refrigerant compressor
  • FIG. 2 shows a schematic of the electromotive refrigerant compressor
  • FIG. 3 shows a wiring of the electromotive refrigerant compressor
  • FIG. 4 shows a method for operating a unit, namely the electromotive refrigerant compressor
  • Fig. 5 schematically simplified a time course of an applied electrical voltage.
  • a motor vehicle 2 in the form of a passenger car is shown in a schematically simplified manner, with two front wheels 4 and two rear wheels 6 . At least two of the wheels 4, 6 are driven by a main drive, not shown in detail, for example an internal combustion engine/combustion engine, an electric motor or a combination thereof.
  • the motor vehicle 2 includes a refrigerant circuit 8, which is part of an air conditioning system.
  • the refrigerant circuit 8 is filled with a refrigerant 10, for example CO2, R1234yf or R134a.
  • the motor vehicle 2 has a unit 12, namely an auxiliary unit in the form of an electric motor refrigerant compressor (eKMV), which is not used directly to propel the motor vehicle 2.
  • the refrigerant 10 is compressed by means of the unit 12 and fed to a condenser 14 which is connected downstream in terms of fluid technology and which is subjected to ambient air, which leads to a reduction in the temperature of the refrigerant 10 .
  • the pressure and thus the temperature of the refrigerant 10 is lowered by means of a downstream evaporator 16, which includes a further heat exchanger, not shown in detail, which is thermally coupled to a blower line of the air conditioning system.
  • the blower line conveys cooled air into an interior of motor vehicle 2.
  • the electric motor-driven refrigerant compressor 12 is coupled in terms of signals to a motor vehicle controller 20, such as an on-board computer, by means of a bus system 18, which is a CAN bus system or a Lin bus system.
  • the electric motor refrigerant compressor 12 is energized by means of an on-board network 22, which is fed by a battery 24.
  • the battery 24 is designed as a high-voltage battery, and an electrical DC voltage of more than 250 V is provided by means of this.
  • Fig. 2 shows a schematically simplified unit 12, namely the (electric motor) refrigerant compressor 12, in a sectional view along an axis of rotation (axis of rotation) 26 of a brushless direct current motor (BLDC) 28 of the refrigerant compressor 12.
  • the direct current motor 28 has a cylindrical rotor 30, which is surrounded on the circumference by a hollow cylindrical stator 32 .
  • the rotor 30 is fixed in a rotationally fixed manner to a shaft 34 which is arranged concentrically to the axis of rotation 26 and which is rotatably mounted about the axis of rotation 26 by means of two bearings in the form of ball bearings which are not shown in detail.
  • the DC motor 28 is arranged in a motor housing 36 which extends along the axis of rotation 28 and is designed as a hollow cylinder.
  • a hollow-cylindrical electronics compartment 38 is formed flush at one end of the motor housing 36 and is separated from the latter by means of a partition wall 40 which is arranged essentially perpendicularly to the axis of rotation 28 .
  • Electronics 42 are arranged inside electronics compartment 38 and are connected to bus system 18 and vehicle electrical system 22 .
  • the electronics 42 are in electrical contact with the stator 32 via a through-connection 44 which is pressure-tight, so that the stator 32 is energized by the electronics 42 during operation.
  • the electronics compartment 38, the motor housing 33 and the partition 40 are created in one piece with each other and made of aluminum in a die-casting process.
  • the electronics compartment 38, the motor housing 33 and the partition 40 are an aluminum die casting.
  • the electronics compartment 38 is closed with a housing cover 46 on the side opposite the partition wall 40, which is made of a metal and is detachably fastened to the electronics compartment 38 by means of screws.
  • a compressor housing 48 is detachably connected to the motor housing in alignment, which is also made of aluminum using a die-casting process.
  • the compressor housing 48 is designed in one piece and essentially in the shape of a pot, with the pot opening being closed by means of the motor housing 36 .
  • the compressor housing 48 has a compressor compartment 50 within which a compressor head 52 in the form of a scroll compressor head is arranged.
  • the scroll compressor head has two scrolls, namely a fixed scroll and a rotatable scrolls.
  • the fixed scroll member is non-rotatably attached to the compressor housing 48 .
  • the rotatable scroll is operatively connected to the shaft 34 such that rotational movement of the shaft 34 moves the rotatable scroll with respect to the fixed scroll.
  • a number of chambers are formed between the two scroll parts, the volume of which is changed when the shaft 36 rotates. In the process, the coolant 10 located in the chambers is successively compressed.
  • the refrigerant 10 is conducted into the motor housing 36 in the area of the partition wall 40 via an inlet 54 of the motor housing 36 .
  • the separating wall 40 prevents the coolant 10 from passing into the electronics housing 38 .
  • the refrigerant 10 is sucked along the DC motor 28 to the compressor head 52 and is compressed there, so that the pressure is increased and the refrigerant 10 is therefore also compressed.
  • the compressed refrigerant 10 is routed to the condenser 14 via a compressor outlet 56, which has an oil separator that is not shown in detail.
  • FIG. 3 shows an interconnection of the unit 12 in a schematically simplified manner.
  • the assembly 12 has an intermediate circuit capacitor 58 which is electrically connected to the vehicle electrical system 22 .
  • the two electrodes of the intermediate circuit capacitor 58 are each contacted with a wire of a line (not shown) of the vehicle electrical system 22 . So it's up to that Intermediate circuit capacitor 58 also applies the electrical direct voltage of more than 250 V provided by battery 24 during operation.
  • a converter 62 is fed by means of the intermediate circuit capacitor 58 .
  • the converter 62 is designed as an inverter and has a bridge circuit, namely a B6 circuit with a total of six power semiconductor switches 64. Two of the power semiconductor switches 64 are used to form a series circuit connected in parallel with the intermediate circuit capacitor 58, with each series circuit containing one of the total three phases 66 of the brushless DC motor 28 is assigned.
  • the power semiconductor switches 64 are actuated by means of a driver circuit 68 as a function of current requirements, namely a desired cooling capacity.
  • the unit 12 also has a discharge circuit 70 which is connected in parallel with the intermediate circuit capacitor 58 .
  • the discharge circuit 70 includes a semiconductor switch 72 and a resistor 74, by means of which a series circuit is formed which is connected in parallel to the intermediate circuit capacitor 58.
  • This series circuit is bridged by means of a series circuit made up of an additional resistor 76 and a Zener diode 78, between which a first center tap 78 is formed. This is routed to a control input 80 of the semiconductor switch 72 .
  • the zener diode 78 is bridged by means of an adjustable zener diode 82 whose control input is routed to a second center tap 82 which is located between a further resistor 84 and a temperature-dependent resistor 86 .
  • the temperature dependent resistor 86 is an NTC resistor which is in thermal contact with the semiconductor switch 72 .
  • a series circuit is formed by means of the further resistor 84 and the temperature-dependent resistor 86, by means of which the Zener diode 78 is bridged.
  • the Zener diode 78 is also bridged by means of a further semiconductor switch 88 which is actuated by means of a control module 90.
  • the further semiconductor switch 88 is actuated accordingly by means of the control module 90, which is why the semiconductor switch 72 is placed in the electrically conductive state.
  • the intermediate circuit capacitor 58 is thus short-circuited and the electrical current flows away via the resistor 74, with the electrical energy being converted into thermal energy both in the semiconductor switch 72, which is driven in linear operation, and in the resistor 74.
  • the semiconductor switch 72 is additionally heated, which leads to a change in the resistance value of the temperature-dependent resistor 86 .
  • the electrical potential present at the control input 80 of the semiconductor switch 72 is changed due to the changing resistance value of the temperature-dependent resistor 86, so that the electrical current conducted via the semiconductor switch 72 is reduced until thermal equilibrium is reached adjusts Overloading of the semiconductor switch 72 is thus avoided.
  • the unit 12 also has a control unit 92 with a computer 94 which is designed as a programmable microprocessor.
  • the control unit 92 is a component of the electronics 42, as is the discharge circuit 70 and the converter 62.
  • the control units 92 also control the control module 90 and the driver circuit 68.
  • the control unit 92 has a storage medium 96 in the form of a memory, such as a RAMs or ROMs.
  • a computer program product 98 is stored on the storage medium 96, which has a number of instructions, with execution by the computer 94 prompting the latter to carry out a method 100, shown in FIG. 4, for operating the unit 12.
  • the unit 12 is thus operated according to the method 100 .
  • a first work step 102 operation of the unit 12 is started.
  • the intermediate circuit capacitor 58 is electrically connected to the vehicle electrical system 22 so that it is charged.
  • a subsequent second work step 104 it is checked whether a specific condition is present.
  • the specific condition is used whether a at the Electrical voltage 105 applied to the intermediate circuit capacitor 54 exceeds a first limit value 106 . In this case, 172 volts is used as the first limit value 106 . If the electrical voltage 105 that is present exceeds the first limit value 106 and if 0.5 s have elapsed after it was exceeded, the specific condition is met.
  • the specific condition is met when there is a request to operate the DC motor 28 .
  • the request to operate the DC motor 28 is transmitted to the unit 12 via the bus system 18 and is therefore present if the unit 12 is to be used to compress the coolant 10 .
  • the specific condition is only met if a second condition 108 has not yet been generated.
  • a third work step 110 is carried out.
  • a self-test 112 of the unit 12 is carried out.
  • an electrical current conducted via the discharge circuit 70 is detected. If no electric current flows through the discharge circuits 70 when the semiconductor switch 72 is open, the semiconductor switch 72 is then closed for a short period of time and it is then checked whether the resulting electric current corresponds to a theoretical specification that is dependent on the resistor 74. If this is the case in each case, the second condition 108 is not met. Otherwise, ie if an electric current is conducted via the discharge circuit 70 despite the open semiconductor switch 72, or if no electric current is conducted via the discharge circuit 70 when the semiconductor switch 72 is actuated, the second condition 108 is present. The second condition 108 is thus generated on the basis of the electrical current conducted via the discharge circuit 70, and if the second condition 108 is present, a temporary/brief defect or at least a temporary/brief functional restriction of the discharge circuit 70 can be assumed.
  • a fourth step 114 which is carried out when the intermediate circuit capacitor 58 has been fully charged, the DC motor 28 is energized by means of the converter 20, so that the rotor 30 around the Axis of rotation 26 is rotated. As a result, the refrigerant 10 is compressed.
  • the electric motor 28 is energized as a function of an existing power requirement.
  • a first condition 118 is checked to determine whether a request 120 to discharge the intermediate circuit capacitor 58 is present.
  • the request 120 to discharge the intermediate circuit capacitor 58 can be transmitted to the unit 12 via the bus network 18 . This occurs, for example, when motor vehicle 2 is in maintenance mode or an accident involving motor vehicle 2 has been registered.
  • the request 120 to discharge the intermediate circuit capacitor 58 is also transmitted via the bus network 18 when the battery 24 is disconnected from the vehicle electrical system.
  • the request 120 for discharging the intermediate circuit capacitor 58 is also derived by the unit 12 itself using the electrical voltage 105 which is present at the intermediate circuit capacitor 58 . If the assembly 12 is working correctly and is still in electrical contact with the vehicle electrical system 22, the applied electrical voltage 105 is constant. If, on the other hand, the line of the vehicle electrical system 22 breaks away from the unit 12, the electrical voltage 105 has a time profile shown in FIG. In this case, the applied electrical voltage 105 drops exponentially, the exponent being dependent on the construction of the intermediate circuit capacitor 58 .
  • the request 120 for discharging the intermediate circuit capacitor 58 by the unit 12 itself preferably only occurs if undisturbed communication via the bus system 18 is not possible (e.g. due to subnetwork operation/LIN fault or tear). Otherwise, only the request 120 transmitted via the bus system 18 to discharge the intermediate circuit capacitor 58 is used.
  • electrical voltage 105 present at intermediate circuit capacitor 58 is detected every 16 ms for a time window of 2048 ms.
  • the value of the electrical voltage 105 is known, and the values of the electrical Voltage 105 at different points in time 122 are set in a ratio 124 to one another.
  • the points in time 122 that are at a fixed time interval 126 from one another are used for this purpose, with the time interval 126 being equal to 1024 ms.
  • the total of 64 ratios 124 are then each compared with a third limit value 128 which is adapted to the intermediate circuit capacitor 58 . If the ratios 124 do not differ from the third limit value 128 by more than a fourth limit value 130, the request 120 to discharge the intermediate circuit capacitor 58 is generated.
  • the electrical voltage 105 present at the intermediate circuit capacitor 58 is thus detected several times at two different points in time 122 and these are each set to one another in the ratio 124, the time interval 126 between the points in time 122 that are assigned to the same ratio 124 being constant.
  • Request 120 for discharging intermediate circuit capacitor 58 is generated when all ratios 124 each differ from third limit value 128 by less than fourth limit value 130 .
  • first condition 118 is met, and a seventh work step 132 is carried out.
  • the intermediate circuit capacitor 58 is discharged. If the intermediate circuit capacitor 58 is still in electrical contact with the vehicle electrical system 22, all other consumers/further units that are electrically contacted with the vehicle electrical system 22 are also discharged. Discharging takes place as a function of second condition 108. If second condition 108 is not met, intermediate circuit capacitor 58 is discharged via discharge circuit 70. For this purpose, the control module 90 is actuated accordingly, so that the semiconductor switch 72 and the resistor 74 are live. During the discharging, the electric current conducted by means of the discharging circuit 70 is recorded at least periodically.
  • the direct current motor 28 is controlled by means of the converter 62 in such a way that the phases 66 of the direct current motor 28 are live at least temporarily, with the direct current motor 28, i.e. the rotor 30, not rotating about the axis of rotation 26.
  • the DC motor 28 is supplied with an electric current by means of the converter 62 , which current corresponds to a speed above a second limit value 134 .
  • a magnetic field rotating about the axis of rotation 26 is thus created by means of the stator 32 , the speed of which is greater than the second limit value 134 .
  • the phases 66 are always successively live.
  • the second limit value 134 corresponds to 12,000 revolutions/min. Because of the inertia of the rotor 30, it does not follow the magnetic field but stands still, and the electrical energy stored in the intermediate circuit capacitor 58 is dissipated.
  • the discharge is always carried out simultaneously via the discharge circuit 70 and the DC motor 28, or at least when the second condition 108 is not met. If, on the other hand, this is fulfilled, the discharge takes place, for example only via the direct current motor 28.

Abstract

The invention relates to a method (100) for operating a unit (12) of a motor vehicle (2), in particular an electric motor-powered coolant compressor, which comprises an intermediate circuit capacitor (58), a brushless direct current motor (28), and a converter (62) connected therebetween, a discharge circuit (70) being connected in parallel with the intermediate circuit capacitor (58). As a first condition (118), it is checked whether a request (120) for discharge of the intermediate circuit capacitor (58) is present. Depending on a second condition (108), the intermediate circuit capacitor (58) is discharged via the discharge circuit (70) or the direct current motor (28). The invention further relates to a unit (12) of a motor vehicle (2) and to a computer program product (98).

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Betrieb eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs Method for operating an assembly of a motor vehicle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs sowie ein Aggregat eines Kraftfahrzeugs und ein Computerprogrammprodukt. Das Aggregat umfasst jeweils einen Zwischenkreiskondensator, einen bürstenlosen Gleichstrommotor und einen dazwischen geschalteten Umrichter. Das Aggregat ist bevorzugt ein elektromotorischer Kältemittelverdichter. The invention relates to a method for operating an assembly of a motor vehicle and an assembly of a motor vehicle and a computer program product. The unit includes an intermediate circuit capacitor, a brushless DC motor and a converter connected in between. The unit is preferably an electric motor refrigerant compressor.
Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise eine Klimaanlage auf, mittels derer eine Temperierung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs erfolgt. Auch werden bei mittels eines Elektromotors angetriebenen Kraftfahrzeugen die benötigten Energiespeicher, wie eine Hochvoltbatterie, gekühlt. Die Klimaanlage weist einen Kältemittelkreislauf auf, der einen Kältemittelverdichter, diesem nachgeschaltet einen Kondensator sowie diesem fluidtechnisch nachgeschaltet einen Verdampfer umfasst. Diesem ist fluidtechnisch ein weiterer Wärmetauscher nachgeschaltet, der in thermischem Kontakt mit einer Gebläseleitung, die in den Innenraum des Kraftfahrzeugs führt, oder mit etwaigen Energiezellen des Hochvoltenergiespeichers ist. Der Kältemittelkreislauf ist mit einem Kältemittel befüllt, wie R134a, R1234yf oder CO2. Motor vehicles usually have an air conditioning system, by means of which the temperature of an interior of the motor vehicle is controlled. The required energy stores, such as a high-voltage battery, are also cooled in motor vehicles driven by an electric motor. The air conditioning system has a refrigerant circuit which includes a refrigerant compressor, a condenser downstream of this and an evaporator downstream of this in terms of fluid technology. In terms of fluid technology, this is followed by another heat exchanger, which is in thermal contact with a blower line that leads into the interior of the motor vehicle, or with any energy cells of the high-voltage energy storage device. The refrigerant circuit is filled with a refrigerant such as R134a, R1234yf or CO2.
Bei Betrieb wird mittels des Kältemittelverdichters ein Druck des Kältemittels erhöht, was zu einer Temperaturerhöhung des Kältemittels führt. Dieses wird zu dem Kondensator geleitet, der in thermischem Kontakt mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs ist. Hierbei erfolgt eine Temperaturerniedrigung des Kältemittels, welches in dem nachgeschalteten Verdampfer wiederum auf den ursprünglichen Druck entspannt wird, weshalb die Temperatur des Kältemittels weiter verringert wird. In dem nachgeschalteten Wärmetauscher wird von dem mit dem Wärmetauscher thermisch kontaktierten Bauteil thermische Energie auf das Kältemittel übertragen, was zu einer Abkühlung des Bauteils und einer Erwärmung des Kältemittels führt. Das erwärmte Kältemittel wird zum Schließen des Kältemittelkreislaufs erneut dem Kältemittelverdichter zugeführt. During operation, a pressure of the refrigerant is increased by means of the refrigerant compressor, which leads to an increase in the temperature of the refrigerant. This is conducted to the capacitor, which is in thermal contact with an environment of the motor vehicle. This results in a temperature reduction of the refrigerant, which in turn is expanded to the original pressure in the downstream evaporator, which is why the temperature of the refrigerant is further reduced. In the downstream heat exchanger, thermal energy is transferred to the refrigerant from the component that is in thermal contact with the heat exchanger transferred, which leads to a cooling of the component and a heating of the refrigerant. The heated refrigerant is returned to the refrigerant compressor to close the refrigerant circuit.
Damit ein Betrieb der Klimaanlage unabhängig von dem aktuellen Betrieb eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs oder auch bei einem Elektrofahrzeug möglich ist, wird der Kältemittelverdichter zunehmend elektromotorisch ausgestaltet und umfasst somit einen Elektromotor, mittels dessen ein Verdichterkopf angetrieben ist. Um einen Verschleiß zu verringern und einen Wirkungsgrad zu erhöhen, ist der Elektromotor meist bürstenlos ausgestaltet und wird mittels eines Umrichters bestromt, der wiederum mittels eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs gespeist wird. Sofern mehrere elektrische Verbraucher mit den gleichen Bordnetz betrieben werden, treten in der damit bereitgestellten elektrischen Gleichspannung Schwankungen auf, wenn diese Verbraucher zu- oder abgeschaltet werden. Damit ein im Wesentlichen ungestörter Betrieb ermöglicht ist, ist meist zu dem Umrichter parallel ein Zwischenkreiskondensator als Energiespeicher geschaltet. So that the air conditioning system can be operated independently of the current operation of an internal combustion engine of the motor vehicle or also in an electric vehicle, the refrigerant compressor is increasingly being designed as an electric motor and thus includes an electric motor, by means of which a compressor head is driven. In order to reduce wear and increase efficiency, the electric motor is usually designed to be brushless and is energized by means of a converter, which in turn is fed by means of an on-board network of the motor vehicle. If several electrical consumers are operated with the same vehicle electrical system, fluctuations occur in the electrical DC voltage provided when these consumers are switched on or off. So that essentially undisturbed operation is made possible, an intermediate circuit capacitor is usually connected in parallel with the converter as an energy store.
Damit eine maximale Leistung des elektromotorischen Kältemittelverdichters vergleichsweise hoch ist, ist es erforderlich, über das Bordnetz eine vergleichsweise große elektrische Energiemenge bereitzustellen. Sofern hierfür der zur Verfügung gestellte maximale elektrische Strom erhöht wird, ist es erforderlich, einen Querschnitt der verwendeten elektrischen Leitungen zu erhöhen, was wiederum zu einem erhöhten Gewicht führt. Daher werden in zunehmendem Maße die elektrische Spannung, die an den elektromotorischen Kältemittelverdichter, nämlich den Umrichter, angelegt wird, erhöht, sodass der elektromotorische Kältemittelverdichter beispielsweise an ein 48 V-Bordnetz oder an ein Hochvolt-Bordnetz angeschlossen wird, das beispielsweise auch für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird, sofern dieses als Elektrofahrzeug ausgestaltet ist. Hierbei beträgt die anliegende elektrische Spannung meist mehr als 200 V. Falls jedoch eine Fehlfunktion des Kraftfahrzeugs oder zumindest des elektromotorischen Kältemittelverdichters vorliegt, ist es erforderlich, den Zwischenkreiskondensator, an dem ebenfalls die jeweilige, zur Verfügung gestellte elektrische Spannung anliegt, zu entladen, sodass ein unkontrolliertes Entladen über beispielsweise ein in das Gehäuse des elektromotorischen Kältemittelverdichters eindringendes Objekt, wie ein Arm bei einer Wartung oder ein weiterer Bestandteil des Kraftfahrzeugs bei einem Unfall, vermieden wird, was zu einer Gefährdung einer Person führen könnte. So that the maximum output of the electromotive refrigerant compressor is comparatively high, it is necessary to provide a comparatively large amount of electrical energy via the vehicle electrical system. If the maximum electrical current made available is increased for this purpose, it is necessary to increase a cross section of the electrical lines used, which in turn leads to increased weight. Therefore, the electrical voltage that is applied to the electromotive refrigerant compressor, namely the converter, is increasing to an increasing extent, so that the electromotive refrigerant compressor is connected, for example, to a 48 V vehicle electrical system or to a high-voltage vehicle electrical system, which is also used for propulsion, for example of the motor vehicle is used if it is designed as an electric vehicle. In this case, the applied electrical voltage is usually more than 200 V. However, if there is a malfunction in the motor vehicle or at least in the electric motor refrigerant compressor, it is necessary to discharge the intermediate circuit capacitor, to which the respective electrical voltage is also applied, so that a uncontrolled discharging via, for example, an into the housing of the electromotive refrigerant compressor, such as an arm during maintenance or another part of the motor vehicle in the event of an accident, is avoided, which could endanger a person.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs sowie ein besonders geeignetes Aggregat eines Kraftfahrzeugs als auch ein besonders geeignetes Computerprogrammprodukt anzugeben, wobei vorteilhafterweise eine Sicherheit erhöht ist, und wobei zweckmäßigerweise Herstellungskosten nicht erhöht sind. The invention is based on the object of specifying a particularly suitable method for operating a unit of a motor vehicle and a particularly suitable unit of a motor vehicle as well as a particularly suitable computer program product, safety being advantageously increased and production costs expediently not being increased.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 , hinsichtlich des Aggregats durch die Merkmale des Anspruchs 11 und hinsichtlich des Computerprogrammprodukts durch die Merkmale des Anspruchs 12 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. With regard to the method, this object is achieved by the features of claim 1, with regard to the unit by the features of claim 11 and with regard to the computer program product by the features of claim 12. Advantageous developments and refinements are the subject of the respective dependent claims.
Das Verfahren dient dem Betrieb eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere landgebunden und vorzugsweise mehrspurig ausgestaltet. Hierbei ist es geeigneterweise möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen frei zu positionieren, insbesondere auf einer entsprechenden Fahrbahn. Hierfür weist das Kraftfahrzeug insbesondere entsprechende Räder auf. Zusammenfassend ist es bevorzugt möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen unabhängig von sonstigen Gegebenheiten an Land zu positionieren. Mit anderen Worten ist das Kraftfahrzeug geeigneterweise nicht schienengeführt. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw) oder ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder Bus. The method is used to operate a unit of a motor vehicle. The motor vehicle is in particular land-based and preferably designed with multiple lanes. It is suitably possible here to position the motor vehicle essentially freely, in particular on a corresponding roadway. For this purpose, the motor vehicle has, in particular, appropriate wheels. In summary, it is preferably possible to position the motor vehicle essentially independently of other conditions on land. In other words, the motor vehicle is suitably not rail-guided. The motor vehicle is preferably a passenger car (car) or a commercial vehicle, such as a truck (truck) or bus.
Das Aggregat weist einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC) auf, der mittels eines Umrichters betrieben ist. Der bürstenlose Gleichstrommotor umfasst somit insbesondere eine Anzahl an elektrischen Spulen, die zu mehreren Phasen miteinander verschaltet sind. Die Phasen zu einer Dreiecks- oder Sternschaltung miteinander verschaltet. Vorzugsweise umfasst ein Stator des bürstenlosen Gleichstrommotor die elektrischen Spulen, und der der bürstenlose Gleichstrommotor weist einen Rotor auf, der vorzugsweise eine Anzahl an Permanentmagneten umfasst. Der bürstenlose Gleichstrommotor ist vorzugsweise ein Synchronmotor. The aggregate has a brushless direct current motor (BLDC) which is operated by means of a converter. The brushless direct current motor thus includes, in particular, a number of electrical coils that are connected to one another to form a plurality of phases. The phases are interconnected to form a delta or star connection. Preferably, a stator of the brushless DC motor includes the electrical coils and the brushless DC motor has a rotor which preferably comprises a number of permanent magnets. The brushless DC motor is preferably a synchronous motor.
Der Umrichter umfasst insbesondere eine Brückenschaltung, beispielsweise eine B6-Schaltung oder eine B12-Schaltung. Die Anzahl der Brückenzweige des Umrichters korrespondiert zu der Anzahl an Phasen des bürstenlosen Gleichstrommotors, im Weiteren auch lediglich als Gleichstrommotor bezeichnet. Ferner umfasst das Aggregat einen Zwischenkreiskondensator, mittels dessen der Umrichter gespeist ist. Somit ist der Umrichter zwischen den Zwischenkreiskondensator und den bürstenlosen Gleichstrommotor geschaltet. Der Zwischenkreiskondensator selbst ist im bestimmungsgemäßen Zustand insbesondere mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs kontaktiert, sodass an dem Zwischenkreiskondensator insbesondere die mittels des Bordnetz geführte elektrische Spannung anliegt. Insbesondere ist zumindest eines der elektrischen Potentiale des Zwischenkreiskondensators gegen Masse geführt. Die elektrische Spannung ist insbesondere eine elektrische Gleichspannung und beträgt beispielsweise 12 V, 24 V, 48 V. Besonders bevorzugt jedoch ist elektrische Spannung größer als 100 V und beispielsweise größer als 200 V. Vorzugsweise ist die elektrische (Gleich-)Spannung gleich 288 V, 560 V oder 830 V. In particular, the converter includes a bridge circuit, for example a B6 circuit or a B12 circuit. The number of bridge arms of the converter corresponds to the number of phases of the brushless direct current motor, also simply referred to below as direct current motor. The assembly also includes an intermediate circuit capacitor, by means of which the converter is fed. The converter is thus connected between the intermediate circuit capacitor and the brushless DC motor. In the intended state, the intermediate circuit capacitor itself is in particular in contact with an on-board network of the motor vehicle, so that the electrical voltage carried by the on-board network in particular is present at the intermediate circuit capacitor. In particular, at least one of the electrical potentials of the intermediate circuit capacitor is connected to ground. The electrical voltage is in particular an electrical direct voltage and is, for example, 12 V, 24 V, 48 V. However, the electrical voltage is particularly preferably greater than 100 V and, for example, greater than 200 V. The electrical (direct) voltage is preferably equal to 288 V, 560V or 830V
Ferner weist das Aggregat eine Entladeschaltung auf, die parallel zu dem Zwischenkreiskondensator geschaltet ist. Die Entladeschaltung dient der Entenladung des Zwischenkreiskondensators und ist hierfür geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Vorzugsweise umfasst die Entladeschaltung einen Strang, der einen Widerstand, vorzugsweise einen ohmschen Widerstand, und einen Halbleiterschalter aufweist, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Mit anderen Worten ist der Zwischenkreiskondensator mittels der Reihenschaltung aus dem Widerstand und dem Halbleiterschalter überbrückt. Somit wird bei Betätigten des Halbleiterschalters der Zwischenkreiskondensator über den Halbleiterschalter und den Widerstand entladen, wobei die elektrische Energie in thermische Energie aufgrund der Erwärmung des Widerstands umgesetzt wird. Alternativ oder in Kombination wird die elektrische Energie mittels des Halbleiterschalters umgesetzt. Hierfür wird dieser zweckmäßigerweise im Linearbetrieb angesteuert. Der Halbleiterschalter ist beispielsweise einen Feldeffekttransistor, insbesondere ein MOSFET oder IGBT. Furthermore, the assembly has a discharge circuit which is connected in parallel with the intermediate circuit capacitor. The discharge circuit is used for discharge charging of the intermediate circuit capacitor and is suitable for this purpose, in particular provided and set up. The discharging circuit preferably comprises a strand which has a resistor, preferably an ohmic resistor, and a semiconductor switch which are electrically connected in series. In other words, the intermediate circuit capacitor is bridged by means of the series connection made up of the resistor and the semiconductor switch. Thus, when the semiconductor switch is actuated, the intermediate circuit capacitor is discharged via the semiconductor switch and the resistor, with the electrical energy being converted into thermal energy due to the heating of the resistor. Alternatively or in combination, the electrical energy is converted by means of the semiconductor switch. For this purpose, it is expediently controlled in linear mode. the A semiconductor switch is, for example, a field effect transistor, in particular a MOSFET or IGBT.
Zusätzlich ist der Zwischenkreiskondensator vorzugsweise mittels einer Zener-Di- ode und eines zusätzlichen Widerstands überbrückt, wobei zwischen diesen ein Mittenabgriff gebildet ist, der gegen den Steuereingang des Halbleiterschalters geführt ist. Die Zener-Diode ist hierbei derart angeordnet, dass deren einer Eingang niederohmig mit einem der Anschlüsse des Widerstands verbunden ist, der die Reihenschaltung mit dem Halbleiterschalter bildet. Aufgrund des Widerstands und der Zener-Diode ist ein Spannungsteiler bereitgestellt, wobei mittels der Zener-Di- ode sichergestellt ist, dass eine maximal an dem Steuereingang des Halbleiterschalters anliegende elektrische Spannung begrenzt ist. In addition, the intermediate circuit capacitor is preferably bridged by means of a Zener diode and an additional resistor, with a center tap being formed between these, which is routed to the control input of the semiconductor switch. In this case, the Zener diode is arranged in such a way that one of its inputs is connected at low resistance to one of the terminals of the resistor, which forms the series circuit with the semiconductor switch. Because of the resistor and the zener diode, a voltage divider is provided, with the zener diode ensuring that the maximum electrical voltage present at the control input of the semiconductor switch is limited.
Die Zener-Diode wiederum ist vorzugsweise mittels einer einstellbaren Zener-Di- ode überbrückt sowie mittels eines weiteren Strangs, der einen weiteren Widerstand und einen temperaturabhängigen Widerstand umfasst, der insbesondere als NTC-Widerstand ausgestaltet ist, und der in thermischem Kontakt mit dem Halbleiterschalter ist. Der zwischen dem temperaturabhängigen Widerstand und dem weiteren Widerstand vorhandenen Mittenabgriff ist insbesondere gegen den Steuereingang der einstellbaren Zener-Diode geführt. Die Zener-Diode zusätzlich mittels eines weiteren Halbleiterschalters überbrückt, der mittels eines Steuerbausteins betätigt ist. The zener diode in turn is preferably bridged by means of an adjustable zener diode and by means of a further strand which comprises a further resistor and a temperature-dependent resistor which is designed in particular as an NTC resistor and which is in thermal contact with the semiconductor switch . The center tap present between the temperature-dependent resistor and the further resistor is routed in particular to the control input of the adjustable zener diode. The Zener diode is additionally bridged by means of a further semiconductor switch, which is actuated by means of a control module.
Zur Entladung wird mittels des Steuerbausteins der weitere Halbleiter derart betätigt, dass wiederum der Halbleiterschalter betätigt wird und ein elektrischer Stromfluss über diesen erfolgt. Aufgrund des temperaturabhängigen Widerstands ist sichergestellt, dass bei einer Entladung des Zwischenkreiskondensators und einer somit einhergehenden Erwärmung des Halbleiterschalters aufgrund des erhöhten elektrischen Stromflusses eine Zerstörung des Halbleiterschalters ausgeschlossen ist, nämlich indem dieser dann entsprechend betätigt wird. Insbesondere wird dabei der fließende elektrische Strom (Entladestrom) reduziert, nämlich vorzugsweise indem die an dem Steuereingang des Halbleiterschalters anliegende elektrische Spannung reduziert wird. Das Verfahren sieht vor, dass als eine erste Bedingung überprüft wird, ob eine Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators vorliegt. Mit anderen Worten ist die erste Bedingung erfüllt, wenn die Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators vorliegt. Mittels der Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators wird dabei spezifiziert, dass dieser elektrische spannungsfrei sein soll, sodass dessen beide Anschlüsse, also dessen beide Elektroden, das gleiche elektrische Potenzial oder eine Potentialdifferenz kleiner als ein bestimmter Wert aufweisen. Als derartiger Wert wird vorzugsweise 60V herangezogen, so dass mittels der Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators spezifiziert wird, dass beide Anschlüsse eine maximale Potentialdifferenz von kleiner 60V aufweisen. Bei einer derartigen Potentialdifferenz ist ein Berührschutz gegeben, sodass eine Sicherheit erhöht ist. For discharging, the further semiconductor is actuated by means of the control module in such a way that the semiconductor switch is actuated in turn and an electric current flows through it. Due to the temperature-dependent resistance, it is ensured that the semiconductor switch cannot be destroyed when the intermediate circuit capacitor discharges and the semiconductor switch is heated as a result due to the increased electric current flow, namely by the latter then being actuated accordingly. In particular, the electric current flowing (discharge current) is reduced in this case, namely preferably by the electric voltage present at the control input of the semiconductor switch being reduced. The method provides that, as a first condition, it is checked whether there is a request to discharge the intermediate circuit capacitor. In other words, the first condition is met when there is a request to discharge the intermediate circuit capacitor. The request to discharge the intermediate circuit capacitor specifies that it should be electrically voltage-free, so that its two connections, ie its two electrodes, have the same electrical potential or a potential difference that is less than a specific value. 60V is preferably used as such a value, so that the request to discharge the intermediate circuit capacitor specifies that both connections have a maximum potential difference of less than 60V. With such a potential difference, there is protection against accidental contact, so that safety is increased.
Wenn die erste Bedingung vorliegt, wird der Zwischenkreiskondensator entladen, sodass dessen beiden Elektroden nachfolgend im Wesentlichen das gleiche elektrische Potential aufweisen. Das Entladen erfolgt hierbei in Abhängigkeit einer zweiten Bedingung, nämlich über die Entladeschaltung oder den Gleichstrommotor. So wird insbesondere dann, wenn die zweite Bedingung erfüllt ist, die Entladung über den Gleichstrommotoren durchgeführt, und ansonsten über die Entladeschaltung. Somit stehen zwei unterschiedliche Arten der Entladung zur Verfügung, weswegen eine Redundanz gegeben ist, und die verwendete Art der Entladung wird aus den beiden Möglichkeiten ausgewählt, nämlich in Abhängigkeit der zweiten Bedingung. Infolgedessen ist eine Sicherheit erhöht. Hierbei sind zusätzlich zu der Entladeschaltung keine weiteren Bauteile erforderlich, weswegen Herstellungskosten nicht erhöht sind. Beispielsweise ist mittels der zweiten Bedingung spezifiziert, dass das Entladen entweder über die Entladeschaltung oder den Gleichstrommotor erfolgt. In einer Weiterbildung ist mittel der zweiten Bedingung auch spezifizierbar, dass das Entladen über die Entladeschaltung und den Gleichstrommotor erfolgt. If the first condition is met, the intermediate circuit capacitor is discharged so that its two electrodes subsequently have essentially the same electrical potential. In this case, the discharging takes place as a function of a second condition, namely via the discharging circuit or the DC motor. In particular, if the second condition is met, the discharge is carried out via the DC motors, and otherwise via the discharge circuit. Two different types of discharge are thus available, which is why there is redundancy, and the type of discharge used is selected from the two possibilities, namely as a function of the second condition. As a result, security is increased. In this case, no further components are required in addition to the discharge circuit, which is why production costs are not increased. For example, the second condition specifies that discharging takes place either via the discharging circuit or the DC motor. In a further development, the second condition can also be used to specify that the discharging takes place via the discharging circuit and the DC motor.
Beispielsweise ist das Aggregat signaltechnisch mit einem Bussystem gekoppelt, insbesondere einem LIN- oder CAN-Bus. Über das Bussystem werden bei Betrieb des Kraftfahrzeugs insbesondere Steuerbefehlen übertragen, sodass das Aggregats entsprechend der Steuerbefehle betrieben wird. For example, the unit is coupled to a bus system in terms of signals, in particular a LIN or CAN bus. Via the bus system, during operation of the motor vehicle in particular transmit control commands, so that the unit is operated according to the control commands.
Insbesondere ist der Zwischenkreiskondensator direkt mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs kontaktiert, das vorzugsweise mittels eines entsprechenden Energiespeicher, wie einer Batterie, zweckmäßigerweise einer Hochvoltbatterie, gespeist wird. In einer Weiterbildung sind zwischen dem Zwischenkreiskondensator und dem noch weitere Bestandteile angeordnet, wie Induktivitäten oder Halbleiterschalter. Falls die Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators vorliegt, ist insbesondere auch eine Aufforderung zur Entladung des Bordnetzes enthalten, oder es wird als zusätzlicher Teil der ersten Bedingung überprüft, ob eine entsprechende Aufforderung vorliegt. Insbesondere bei einem Unfall oder einem Werkstattaufenthalt ist es erforderlich, dass sämtliche mit dem Bordnetz elektrisch kontaktierten weiteren AggregateA/erbraucher spannungsfrei sind oder zumindest lediglich eine bestimmte maximale Spannung an diesen anliegt. So soll insbesondere an diesen lediglich eine maximale elektrische Spannung anliegen, wie 60 V oder 10 V, insbesondere nach einer bestimmten Zeitabschnitt nach dem die Aufforderung zur Entladung des Bordnetzes vorliegt. Als derartiger Zeitabschnitt wird beispielsweise 1 Sekunde und 2 Sekunden, 3 Sekunden oder 5 Sekunden verwendet. Hierbei sind die weiteren AggregateA/erbraucher ebenfalls elektrisch parallel zu dem Zwischenkreiskondensator geschaltet, jedoch kein Bestandteil des Aggregats. Zum Erreichen des spannungsfreien Zustands wird üblicherweise der Energiespeicher, also insbesondere die Batterie, elektrisch von dem Bordnetz getrennt. Hierbei ist es jedoch möglich, dass aufgrund von vorhandenen Kapazitäten oder sonstigen Bauteilen der weiteren AggregateA/erbraucher auch weiterhin eine elektrische Spannung vorhanden ist. Diese wird bei Vorliegen der ersten Bedingung insbesondere mittels des Aggregats, nämlich entweder mittels der Entladeschaltung oder über den Gleichstrommotor abgebaut, sodass bei den weiteren Aggregaten/Verbraucher keine zusätzliche Entladeschaltung erforderlich. Folglich sind Herstellungskosten reduziert. In particular, the intermediate circuit capacitor is in direct contact with the on-board electrical system of the motor vehicle, which is preferably fed by means of a corresponding energy store, such as a battery, expediently a high-voltage battery. In a further development, further components, such as inductors or semiconductor switches, are arranged between the intermediate circuit capacitor and the capacitor. If there is a request for discharging the intermediate circuit capacitor, a request for discharging the vehicle electrical system is also included, or it is checked as an additional part of the first condition whether a corresponding request is present. In particular in the event of an accident or a visit to a workshop, it is necessary for all other units/consumers that are in electrical contact with the on-board network to be voltage-free or at least only to have a specific maximum voltage applied to them. In particular, only a maximum electrical voltage should be applied to these, such as 60 V or 10 V, in particular after a certain period of time after the request to discharge the vehicle electrical system has been given. For example, 1 second and 2 seconds, 3 seconds or 5 seconds is used as such a period of time. In this case, the other units/consumers are also connected electrically in parallel with the intermediate circuit capacitor, but are not part of the unit. In order to achieve the voltage-free state, the energy store, ie in particular the battery, is usually electrically isolated from the vehicle electrical system. In this case, however, it is possible that due to the existing capacities or other components of the other units/consumers, an electrical voltage is still present. If the first condition is met, this is reduced in particular by means of the unit, namely either by means of the discharge circuit or via the DC motor, so that no additional discharge circuit is required for the other units/consumers. Consequently, manufacturing costs are reduced.
Das Aggregat ist beispielsweise ein Hautpantrieb des Kraftfahrzeugs und dient somit unmittelbar dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs. Alternativ hierzu ist das Aggregat ein Nebenaggregat und dient somit nicht direkt dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs. Zum Beispiel ist das Nebenaggregat eine elektromotorische Ölpumpe, wie eine elektromotorische Schmiermittelpumpe. Als Schmiermittel wird beispielsweise ein Öl, wie ein Motoröl oder ein Getriebeöl, herangezogen. Alternativ hierzu ist das Aggregat beispielsweise eine elektromotorische Wasserpumpe oder eine elektromotorische Kühlmittelpumpe. In einer weiteren Alternative ist das Aggregat eine Lenkunterstützung, oder ein Bestandteil hiervon. Als weitere Alternative wird als Aggregat beispielsweise ein elektromotorischer Verstellantrieb, wie ein elektromotorischer Fensterheber, eine elektromotorische Sitzverstellung oder ein elektromotorisch betätigtes Schiebedach herangezogen. The unit is, for example, a main drive of the motor vehicle and is therefore used directly to propel the motor vehicle. Alternatively, the aggregate an auxiliary unit and is therefore not used directly to propel the motor vehicle. For example, the accessory is an electric motor oil pump, such as an electric motor lubricant pump. An oil, such as engine oil or gear oil, is used as a lubricant, for example. As an alternative to this, the unit is, for example, an electric motor water pump or an electric motor coolant pump. In a further alternative, the assembly is a power steering system, or a component thereof. As a further alternative, for example, an electromotive adjustment drive, such as an electromotive window winder, an electromotive seat adjustment or an electromotive actuated sunroof, is used as a unit.
Besonders bevorzugt jedoch ist das Aggregat ein elektromotorischer Kältemittelverdichter, im Weiteren auch lediglich als Kältemittelverdichter bezeichnet. Mittels des (elektromotorischen) Kältemittelverdichters wird bei Betrieb ein Kältemittel komprimiert. Das Kältemittel ist beispielsweise ein chemisches Kältemittel, wie R134a oder R1234yf. Alternativ ist das Kältemittel CO2. Vorzugsweise ist der Kältemittelverdichter derart ausgelegt, dass mittels dessen das jeweilige Kältemittel komprimiert werden kann, wobei beispielsweise eine Druckerhöhung zwischen 5bar und 20bar erfolgt. However, the unit is particularly preferably an electromotive refrigerant compressor, also referred to simply as a refrigerant compressor below. During operation, a refrigerant is compressed by means of the (electric motor) refrigerant compressor. The refrigerant is, for example, a chemical refrigerant such as R134a or R1234yf. Alternatively, the refrigerant is CO2. The refrigerant compressor is preferably designed in such a way that it can be used to compress the respective refrigerant, with a pressure increase of between 5 bar and 20 bar occurring, for example.
Der Kältemittelverdichter ist insbesondere ein Bestandteil eines Kältemittelkreislaufs (Kältekreislauf), der beispielsweise der Klimatisierung eines Innenraums oder der Abkühlung eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs dient, wie einer Hochvoltbatterie. Der Kältemittelkreislauf umfasst ferner insbesondere einen (Klima- )Kondensator und einen Verdampfer. Der Kondensator ist fluidtechnisch zwischen den elektromotorischen Kältemittelverdichter und den Verdampfer geschaltet. Vorzugsweise umfasst der Kältemittelkreislauf einen weiteren Wärmetauscher, der zwischen den Verdampfer und den elektromotorischen Kältemittelverdichter geschaltet ist, und der vorzugsweise thermisch mit einem weiteren Bauteil des Kraftfahrzeugs kontaktiert ist, wie einer Gebläseleitung einer Klimaanlage oder einem Energiespeicher, wie einem Hochvoltenergiespeicher. Der Kältemittelkreislauf ist insbesondere mit einem Kältemittel befüllt, beispielsweise einem chemischen Kältemittel, wie R134a, R1234yf, oder mit CO2. Mittels des elektromotorischen Kältemittelverdichters wird bei Betrieb ein Druck des Kältemittels erhöht, welches im Anschluss zu dem Kondensator geleitet wird, der vorzugsweise in thermischem Kontakt mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs ist. Geeigneterweise erfolgt mittels des Kondensators eine Temperaturangleichung des Kältemittels an die Umgebungstemperatur oder zumindest eine Tempe- raturerniedrigung des Kältemittels. Mit dem nachgeschalteten Verdampfer wird das Kältemittel entspannt, weshalb die Temperatur des Kältemittels weiter verringert wird. In dem nachgeschalteten weiteren Wärmetauscher wird von dem mit dem weiteren Wärmetauscher thermisch kontaktierten Bauteil thermische Energie auf das Kältemittel übertragen, was zu einer Abkühlung des Bauteils und einer Erwärmung des Kältemittels führt. Das erwärmte Kältemittel wird zum Schließen des Kältemittelkreislaufs vorzugsweise erneut dem Kältemittelverdichter zugeführt. The refrigerant compressor is in particular a component of a refrigerant circuit (refrigeration circuit), which is used, for example, to air condition an interior or to cool down an energy store of the motor vehicle, such as a high-voltage battery. The refrigerant circuit also includes in particular an (air conditioning) condenser and an evaporator. The condenser is fluidly connected between the electric motor refrigerant compressor and the evaporator. The refrigerant circuit preferably includes a further heat exchanger which is connected between the evaporator and the electromotive refrigerant compressor and which is preferably in thermal contact with another component of the motor vehicle, such as a blower line of an air conditioning system or an energy storage device, such as a high-voltage energy storage device. The refrigerant circuit is in particular filled with a refrigerant, for example a chemical refrigerant such as R134a, R1234yf, or with CO2. By means of the electromotive refrigerant compressor, a pressure of the refrigerant is increased during operation, which is then conducted to the condenser, which is preferably in thermal contact with an environment of the motor vehicle. The temperature of the refrigerant is suitably adjusted to the ambient temperature or at least the temperature of the refrigerant is reduced by means of the condenser. With the downstream evaporator, the refrigerant is expanded, which is why the temperature of the refrigerant is further reduced. In the further heat exchanger connected downstream, thermal energy is transferred from the component that is in thermal contact with the further heat exchanger to the refrigerant, which leads to a cooling of the component and a heating of the refrigerant. The heated refrigerant is preferably fed back to the refrigerant compressor to close the refrigerant circuit.
Der elektromotorische Kältemittelverdichter weist einen Verdichterkopf auf, der mittels des Gleichstrommotors angetrieben ist. Der Verdichterkopf selbst dient der Bewegung und Kompression des Kältemittels. Hierfür ist der Verdichterkopf geeignet eingerichtet und vorgesehen. Beispielsweise weist der Verdichterkopf mehrere Bauteile auf, die zueinander relativ beweglich sind, um eine Kompression zu erreichen. Der Verdichterkopf weist einen Verdichterauslass auf, durch den bei Betrieb das komprimierte Kältemittel ausgestoßen wird. Insbesondere weist der Verdichterkopf einen Verdichtereinlass auf, durch den bei Betrieb das unverdichtete Kältemittel eingeleitet, beispielsweise eingesaugt, wird. Hierbei ist die Dichte des Kältemittels auf Seiten des Verdichtereinlasses geringer als auf Seiten des Verdichterauslasses bei Betrieb des elektromotorischen Kältemittelverdichters. Beispielsweise erfolgt bei Betrieb ein kontinuierliches Ansaugen des Kältemittels. The electromotive refrigerant compressor has a compressor head that is driven by the DC motor. The compressor head itself is used to move and compress the refrigerant. The compressor head is suitably set up and provided for this purpose. For example, the compression head has a number of components that can be moved relative to one another in order to achieve compression. The compressor head has a compressor outlet through which, in use, the compressed refrigerant is expelled. In particular, the compressor head has a compressor inlet through which the uncompressed refrigerant is introduced, for example sucked in, during operation. In this case, the density of the refrigerant on the side of the compressor inlet is lower than on the side of the compressor outlet when the electromotive refrigerant compressor is in operation. For example, the refrigerant is sucked in continuously during operation.
Beispielsweise ist die zweite Bedingung periodisch erfüllt, sodass eine gleichmäßige Belastung sowohl der Entladeschaltung also des Gleichstrommotors erfolgt. Besonders bevorzugt jedoch wird die zweite Bedingung eine Selbsttests generiert. Hierfür erfolgt insbesondere ein Selbsttest der Entladeschaltung und/oder des Gleichstrommotors. Bei dem Selbsttest wird insbesondere eine Temperatur zur Ermittlung der zweiten Bedingung verwendet. Falls beispielsweise die Temperatur des Gleichstrommotors oberhalb einer bestimmten Grenztemperatur ist, ist insbesondere die zweite Bedingung nicht erfüllt, sodass eine Entladung, sofern diese stattfinden soll, über die Entladeschaltung erfolgt. Falls dahingegen die Temperatur der Entladeschaltung oberhalb einer weiteren Grenztemperatur ist, ist die zweite Bedingung erfüllt, und es erfolgt die Entladung insbesondere über den Gleichstrommotor. Falls die Entladeschaltung den Halbleiterschalter umfasst, der in Abhängigkeit dessen Erwärmung betätigt ist, wird vorzugsweise als zweite Bedingung dessen Schaltzustand herangezogen. So ist insbesondere dann, wenn über die Entladeschaltung aufgrund der Erwärmung des Halbleiterschalters keine oder keine ausreichend schnelle Entladung stattfinden kann, die zweite Bedingung erfüllt, sodass die Entladung über den Gleichstrommotor erfolgt, falls die erste Bedingung vorliegt. Mit anderen Worten wird als Selbsttest der Schaltzustand des Halbleiterschalters ermittelt. For example, the second condition is periodically met, so that both the discharge circuit and the DC motor are evenly loaded. However, the second condition is particularly preferably generated by a self-test. For this purpose, in particular, a self-test of the discharge circuit and/or the DC motor takes place. In the self-test, in particular, a temperature is used to determine the second condition. For example, if the temperature of the DC motor is above a certain limit temperature, the second condition in particular is not met, so that a discharge, if this is to take place, takes place via the discharge circuit. If, on the other hand, the temperature of the discharge circuit is above a further limit temperature, the second condition is met and the discharge takes place, in particular, via the DC motor. If the discharge circuit includes the semiconductor switch, which is actuated as a function of its heating, its switching state is preferably used as the second condition. The second condition is met, so that the discharge takes place via the direct current motor if the first condition is present, in particular when no discharge or no sufficiently rapid discharge can take place via the discharge circuit due to the heating of the semiconductor switch. In other words, the switching state of the semiconductor switch is determined as a self-test.
Zum Beispiel wird der Selbsttest im Wesentlichen fortlaufend durchgeführt und somit die Funktionsfähigkeit der beiden Entladepfade, also über die Entladeschaltung und über den Gleichstrommotor, kontinuierlich bestimmt. Für die Ermittlung der Funktionsfähigkeit der beiden Entladepfade, also für den Selbsttest, wird zweckmäßigerweise der jeweilige geführte elektrische Strom während des Durchführens einer Entladung ermittelt. Hieraus wird somit die Funktionsfähigkeit abgeleitet. Vorzugsweise wird somit der über die Entladeschaltung und den Gleichstrommotor geführte elektrische Strom erfasst und hieraus die zweite Bedingung generiert. For example, the self-test is essentially carried out continuously and thus the functional capability of the two discharge paths, ie via the discharge circuit and via the DC motor, is continuously determined. In order to determine the functionality of the two discharge paths, that is to say for the self-test, the respective electric current carried is expediently determined while a discharge is being carried out. The functionality is derived from this. The electrical current conducted via the discharge circuit and the DC motor is thus preferably detected and the second condition is generated from this.
Der Selbsttest wird beispielsweise vor dem Durchführen einer Entladung durchgeführt, sodass dann, wenn die erste Bedingung vorliegt, vergleichsweise zeitnah die Entladung erfolgen kann. Alternativ hierzu wird der Selbsttest beispielsweise während der Entladung durchgeführt. Somit wird sichergestellt, dass die Entladung auch korrekt durchgeführt wird. Dabei ist es insbesondere möglich, dass sich während der Entladung die zweite Bedingung ändert, sodass dann, wenn der Zwischenkreiskondensator noch nicht vollständig entladen ist, beispielsweise eine Entladung über die Entladeschaltung unterbrochen und über den Gleichstrommotor fortgesetzt wird. Somit ist eine Sicherheit erhöht. Insbesondere wird nachdem die zweite Bedingung durch das Aggregat selbstständig ermittelt wurde, dies an weitere Bestandteile des Kraftfahrzeugs mitgeteilt, insbesondere über ein Bussystem. Geeigneterweise wird hierfür ein entsprechendes Flag gesetzt. Falls somit mittels des Aggregats auch eine Entladung der weiteren AggregateA/erbraucher erfolgen soll, ist bei diesen das Wissen vorhanden, ob hierfür die Entladeschaltung oder der Gleichstrommotor verwendet wird, insbesondere sofern sich die Zeitspannen, bis das jeweilige Entladen abgeschlossen ist, unterscheiden. Auch ist es aufgrund der Mitteilung möglich, eine Meldung auszugeben, sodass beispielsweise der Nutzer des Kraftfahrzeugs zum Aufsuchen einer Werkstatt aufgefordert wird, sodass ein etwaiger Fehler, der das entsprechenden Erstellen der zweiten Bedingung bedingte, behoben werden kann. Auch ist es beispielsweise möglich, den Nutzer zu einer geeigneten Verhaltensweise zu animieren, sodass beispielsweise das Aggregat abgeschaltet wird, und folglich eine Belastung des Aggregats verringert wird. Alternativ hierzu wird über das Bussystem mitgeteilt, ob aktuell eine Entladung durchführbar ist, oder ob eine Beschädigung vorliegt. Wie die Entladung bei Vorliegen der entsprechenden Aufforderung durchgeführt wird, wird dabei nicht übertragen. The self-test is carried out, for example, before a discharge is carried out, so that when the first condition is present, the discharge can take place comparatively promptly. As an alternative to this, the self-test is carried out, for example, during the discharge. This ensures that the discharge is carried out correctly. It is possible in particular for the second condition to change during the discharge, so that when the intermediate circuit capacitor is not yet completely discharged, for example a discharge via the discharge circuit is interrupted and continued via the DC motor. Thus, security is increased. In particular, after the second condition has been determined independently by the assembly, this is communicated to other components of the motor vehicle, in particular via a bus system. A corresponding flag is suitably set for this. If the unit is also to be used to discharge the other units/consumers, they know whether the discharge circuit or the DC motor is used for this purpose, especially if the time periods until the respective discharge is completed differ. It is also possible on the basis of the message to output a message so that, for example, the user of the motor vehicle is prompted to go to a workshop, so that any error that caused the second condition to be created accordingly can be corrected. It is also possible, for example, to encourage the user to behave appropriately, so that the unit is switched off, for example, and consequently the load on the unit is reduced. As an alternative to this, the bus system is used to indicate whether discharge can currently be carried out or whether there is damage. How the discharge is carried out when the corresponding request is present is not transmitted.
Beispielsweise wird für den Selbsttest der über die Entladeschaltung geführte elektrische Strom erfasst und hieraus die zweite Bedingung generiert. So wird insbesondere überprüft, wenn eine Entladung stattfinden soll, ob tatsächlich über die Entladeschaltung die in dem Zwischenkreiskondensator gespeicherte elektrische Energie abgebaut wird. Falls dies nicht der Fall ist, wird die zweite Bedingung entsprechend angepasst und ist insbesondere erfüllt, sodass nachfolgend die Entladung über den Gleichstrommotor erfolgt. Aufgrund der Generierung der zweiten Bedingung anhand des geführten elektrischen Stroms ist bei dem Selbsttest eine Fehleranfälligkeit reduziert. Auch ist dies vergleichsweise einfach umzusetzen. Insbesondere wird der geführte elektrische Strom erfasst, während eine Entladung des Zwischenkreiskondensator stattfindet. Besonders bevorzugt wird dies jedoch alternativ oder in Kombination auch dann durchgeführt, wenn keine Entladung stattfinden soll. Falls während dessen ein elektrischer Strom dennoch über die Entladeschaltung geführt wird, liegt beispielsweise ein Kurzschluss vor, sodass ein Funktionssicherheit der Entladeschaltung nicht gegeben ist. Somit wird nachfolgend zweite Bedingung der angepasst, damit bei Vorliegen der ersten Bedingung die Entladung über den Gleichstrommotor erfolgt. For example, the electrical current conducted via the discharge circuit is recorded for the self-test and the second condition is generated from this. In particular, if a discharge is to take place, it is checked whether the electrical energy stored in the intermediate circuit capacitor is actually being dissipated via the discharge circuit. If this is not the case, the second condition is adjusted accordingly and is in particular met, so that the discharge then takes place via the DC motor. Due to the generation of the second condition based on the electrical current that is conducted, the susceptibility to errors is reduced in the self-test. This is also comparatively easy to implement. In particular, the electrical current carried is detected while the intermediate circuit capacitor is discharging. However, this is particularly preferably carried out alternatively or in combination when no discharge is to take place. If an electric current is nevertheless passed through the discharge circuit during this, there is a short circuit, for example, so that a Functional safety of the discharge circuit is not given. The second condition is then adapted so that the discharge takes place via the DC motor when the first condition is met.
Beispielsweise wird der Selbsttests zyklisch durchgeführt. Somit ist eine Sicherheit erhöht. Besonders bevorzugt jedoch wird der Selbsttests nicht zyklisch durchgeführt, sondern lediglich dann, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Somit ist ein übermäßiges Ausführen von Selbsttests vermieden, weswegen hierfür nicht übermäßig viele Ressourcen benötigt werden. For example, the self-test is carried out cyclically. Thus, security is increased. However, the self-test is particularly preferably not carried out cyclically, but only when a specific condition is met. This avoids excessive execution of self-tests, which is why an excessive number of resources are not required for this.
Als bestimmte Bedingung wird beispielsweise herangezogen, dass eine an dem Zwischenkreiskondensator anliegende elektrische Spannung einen ersten Grenzwert überschreitet. Hierbei wird insbesondere dann, wenn die elektrische Spannung den ersten Grenzwert erreicht direkt der Selbsttests durchgeführt, oder in einem zeitlichen Abstand hierzu. Insbesondere ist der zeitliche Abstand geringer als 1 Sekunde und beispielsweise zwischen 10 ms und 100 ms. Der erste Grenzwert ist vorzugsweise unterhalb einer Betriebsspannung des Zwischenkreiskondensators und beträgt beispielsweise ein Viertel, ein Drittel oder die Hälfte der Betriebsspannung. Somit wird im Wesentlichen nach Anschließen des Aggregats an das Bordnetz oder bei Beginn eines Speisens des Aggregats durch das Bordnetzes der Selbsttest durchgeführt. Insbesondere wird somit der Selbsttests dann durchgeführt, wenn das Kraftfahrzeug in den Betriebszustand versetzt wird. Somit wird vergleichsweise frühzeitig die zweite Bedingung bestimmt und somit, ob die Entladeschaltung und/oder der Gleichstrommotor sicher betrieben werden können. Folglich eine Sicherheit erhöht. Zweckmäßigerweise wird aufgrund des Selbsttest eine Vorladung nicht beeinflusst. The specific condition used is, for example, that an electrical voltage present at the intermediate circuit capacitor exceeds a first limit value. In this case, in particular when the electrical voltage reaches the first limit value, the self-test is carried out directly or at a time interval therefrom. In particular, the time interval is less than 1 second and for example between 10 ms and 100 ms. The first limit value is preferably below an operating voltage of the intermediate circuit capacitor and is, for example, a quarter, a third or half of the operating voltage. The self-test is thus carried out essentially after the assembly has been connected to the vehicle electrical system or when the vehicle electrical system begins to feed the unit. In particular, the self-test is thus carried out when the motor vehicle is switched to the operating state. The second condition is thus determined comparatively early, and thus whether the discharge circuit and/or the DC motor can be operated safely. Consequently increased security. Expediently, a subpoena is not affected due to the self-test.
Insbesondere ist der erste Grenzwert größer als 100 V und beispielsweise größer als 150 V. Vorzugsweise wird der Selbsttests dann durchgeführt, wenn die anliegende elektrische Spannung 172 V überschritten hat, nämlich 0,5 Sekunden danach. Der erste Grenzwert entspricht insbesondere der minimal zu erwartenden elektrische Spannung, die mittels des Bordnetzes, insbesondere der etwaigen Batterie, bereitgestellt wird, abzüglich eines Toleranzwerts. Mittels des Toleranzwerts werden insbesondere auch etwaige Messfehler bei dem Erfassen der elektrischen Spannung berücksichtigt. In particular, the first limit value is greater than 100 V and, for example, greater than 150 V. The self-test is preferably carried out when the electrical voltage applied has exceeded 172 V, namely 0.5 seconds later. The first limit value corresponds in particular to the minimum electrical voltage to be expected, which is provided by means of the vehicle electrical system, in particular any battery, minus a tolerance value. Using the tolerance value In particular, any measurement errors when detecting the electrical voltage are also taken into account.
Alternativ oder in Kombination hierzu wird als Bedingung, bei der der Selbsttests durchgeführt wird, herangezogen, dass eine Aufforderung zum Betrieb des Gleichstrommotors vorliegt. Mit anderen Worten wird zunächst die Aufforderung zum Betrieb des Gleichstrommotor erfasst. Somit wird vor Aufnahme des tatsächlichen Betriebs die zweite Bedingung ermittelt, sodass im Fehlerfall das Aggregat oder zumindest der Zwischenkreiskondensator vergleichsweise zeitnah in einen sicheren Zustand, nämlich insbesondere den spannungslosen Zustand überführt werden kann. Beispielsweise wird stets dann, wenn eine Aufforderung zum Betrieb des Gleichstrommotor vorliegt, der Selbsttests durchgeführt. Besonders bevorzugt jedoch erfolgt dies lediglich dann, wenn die zweite Bedingung noch nicht generiert wurde. Somit ist die Anzahl an Selbsttests reduziert. Vorzugsweise wird bei jedem Neustart des Kraftfahrzeugs zunächst die zweite Bedingung gelöscht, sodass diese nicht vorliegt. Alternatively or in combination with this, the condition under which the self-test is carried out is that there is a request to operate the DC motor. In other words, the request to operate the DC motor is first detected. The second condition is thus determined before actual operation is started, so that in the event of a fault the assembly or at least the intermediate circuit capacitor can be transferred to a safe state, namely in particular the de-energized state, in a comparatively prompt manner. For example, whenever there is a request to operate the DC motor, the self-test is carried out. Particularly preferably, however, this only takes place if the second condition has not yet been generated. This reduces the number of self-tests. The second condition is preferably first deleted each time the motor vehicle is restarted, so that it is not present.
Falls die Entladung über den Gleichstrommotor erfolgen soll, wird der Umrichter vorzugsweise derart angesteuert, dass zumindest eine der elektrischen Phasen des Gleichstrommotor, vorzugsweise sämtliche, stromführend sind. Somit werden bereits vorhandene Bauteile des Gleichstrommotors zum Abbauen der elektrischen Spannung herangezogen, weswegen keine Anpassung des Gleichstrommotors erforderlich ist. Beispielsweise wird hierbei der Gleichstrommotor rotiert. Besonders bevorzugt jedoch erfolgt die Ansteuerung derart, dass eine Rotationsbewegung des Gleichstrommotors unterbleibt. Somit erfolgt insbesondere auch keine Rotation eines mittels des Gleichstrommotors angetriebenen Bauteils, wie beispielsweise des Pumpenrads, des Verdichters, oder das Verstellen eines Verstellteils. Somit weist die Entladung keinen Effekt auf die weiteren Bestandteile des Aggregats und daher auch nicht auf das Kraftfahrzeug auf, die zu einer Gefährdung einer Person oder der Beschädigung von weiteren Bestandteilen des Kraftfahrzeugs führen könnte. Folglich ist eine Sicherheit erhöht. Die Ansteuerung des Gleichstrommotors zur Entladung des Zwischenkreiskondensators, wobei eine Rotationsbewegung des Gleichstrommotors unterbleibt, ist unabhängig von dem Überprüfen auf die erste Bedingung und dem Entladen in Abhängigkeit der zweiten Bedingung und wird vielmehr als eigenständige Erfindung betrachtet. If the discharge is to take place via the DC motor, the converter is preferably controlled in such a way that at least one of the electrical phases of the DC motor, preferably all of them, are live. Thus, existing components of the direct current motor are used to reduce the electrical voltage, which is why no adjustment of the direct current motor is required. For example, the DC motor is rotated here. However, the control is particularly preferably carried out in such a way that there is no rotational movement of the DC motor. Thus, in particular, there is also no rotation of a component driven by means of the DC motor, such as the impeller, the compressor, or the adjustment of an adjustment part. The discharge therefore has no effect on the other components of the unit and therefore also not on the motor vehicle, which could endanger a person or damage other components of the motor vehicle. Consequently, security is increased. Controlling the direct current motor for discharging the intermediate circuit capacitor, with the direct current motor not rotating, is independent of checking for the first condition and discharging as a function of the second condition and is rather regarded as an independent invention.
Beispielsweise werden sämtliche elektrischen Phasen gleichzeitig angesteuert. Das daraus resultierende Magnetfeld ist daher statisch, sodass eine Drehbewegung des Rotors des Gleichstrommotors unterbleibt. Aufgrund einer derartigen Ansteuerung ist ein vergleichsweise zeitsparendes Entladen des Zwischenkreiskondensators möglich. Besonders bevorzugt jedoch wird aufgrund der Ansteuerung des Umrichters der Gleichstrommotor mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, der zu einer Drehzahl oberhalb eines zweiten Grenzwerts korrespondiert. Mit anderen Worten wird bei dem Gleichstrommotor aufgrund der Ansteuerung mittels des Umrichters ein drehendes Magnetfeld erstellt, wobei die Drehzahl des Magnetfelds insbesondere oberhalb des zweiten Grenzwerts ist. Der zweite Grenzwert ist hierbei auf eine Trägheit des Gleichstrommotor, insbesondere des Rotors, angepasst. Sämtliche oberhalb des zweiten Grenzwerts liegenden Drehzahlen sind derart, dass der Rotor aufgrund dessen Trägheit dem Magnetfeld nicht mehr folgen kann, sodass dieser still steht. Hierbei wird mittels des Umrichters insbesondere ein entsprechender (elektrischer) Strom ohne eine Rampenfunktion oder dergleichen erstellt. Aufgrund einer derartigen Ansteuerung sind somit Phasen des Gleichstrommotor nicht stets durchgehend stromführend, weswegen eine übermäßige Erwärmung und eine damit einhergehende Beschädigung vermieden sind. For example, all electrical phases are activated at the same time. The resulting magnetic field is therefore static, so that the rotor of the DC motor does not rotate. Due to such a control, a comparatively time-saving discharging of the intermediate circuit capacitor is possible. In a particularly preferred manner, however, due to the control of the converter, the DC motor is subjected to an electrical current that corresponds to a speed above a second limit value. In other words, a rotating magnetic field is created in the DC motor due to the control by means of the converter, with the speed of the magnetic field being above the second limit value in particular. In this case, the second limit value is adapted to an inertia of the DC motor, in particular of the rotor. All speeds above the second limit value are such that the rotor can no longer follow the magnetic field due to its inertia, so that it stands still. In this case, in particular, a corresponding (electrical) current without a ramp function or the like is created by means of the converter. Because of such a control, phases of the direct current motor are not always continuously live, which is why excessive heating and associated damage are avoided.
Beispielsweise wird die Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators empfangen und folglich extern erstellt. Insbesondere wird die Aufforderung hierbei über das etwaige Bussystem des Kraftfahrzeugs empfangen. Alternativ oder besonders bevorzugt in Kombination hierzu wird die Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators mittels des Aggregats selbst abgeleitet. Hierfür wird die an den Zwischenkreiskondensator anliegende elektrische Spannung zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst und hieraus die Aufforderung abgeleitet. Wenn der Zwischenkreiskondensator vollständig geladen ist, und nachfolgend zu den zwei unterschiedlichen Zeitpunkten die anliegende elektrische Spannung erfasst wird, ist diese im Wesentlichen gleich, wenn kein Fehlerfall vorliegt, und wenn insbesondere keine übermäßiger Leistungsanforderung an den Gleichstrommotor vorliegt. Falls dahingegen ein Abweichung der beiden erfassten elektrischen Spannungen vorhanden ist, also insbesondere der Unterschied zwischen diesen größer als ein bestimmter Wert ist, ist von einem Fehlerfall auszugehen, wie beispielsweise einer Trennung von dem Bordnetz und/oder zumindest einem teilweisen Abriss einer elektrischen Leitung des Bordnetzes. Aufgrund des Ableitens der Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators durch das Aggregat selbst ist auch bei einer fehlender Kommunikation mit einem übergeordneten Steuergerät oder einer sonstigen Fehlfunktion des Bussystems, eines Bordcomputers, der beispielsweise der Überwachung des Kraftfahrzeugs dient, und/oder sonstiger Bestandteile des Kraftfahrzeugs, mittels derer diese zu dem Aggregat gesandt wird, sichergestellt, dass im Fehlerfall der Zwischenkreiskondensators sicher entladen wird, sodass eine Sicherheit erhöht ist. For example, the request to discharge the intermediate circuit capacitor is received and consequently generated externally. In particular, the request is received via the possible bus system of the motor vehicle. Alternatively or particularly preferably in combination with this, the request to discharge the intermediate circuit capacitor is derived by means of the unit itself. For this purpose, the electrical voltage applied to the intermediate circuit capacitor is detected at two different points in time and the request is derived from this. When the intermediate circuit capacitor is fully charged, and subsequently at the two different points in time the applied electrical voltage is detected, this is essentially the same if there is no fault and if in particular there is no excessive power demand on the DC motor. If, on the other hand, there is a discrepancy between the two detected electrical voltages, i.e. in particular the difference between them is greater than a certain value, a fault can be assumed, such as a disconnection from the vehicle electrical system and/or at least a partial tear of an electrical line in the vehicle electrical system . Due to the derivation of the request to discharge the intermediate circuit capacitor by the unit itself, even if there is no communication with a higher-level control unit or another malfunction of the bus system, an on-board computer, which is used, for example, to monitor the motor vehicle, and/or other components of the motor vehicle, by means of which this is sent to the unit, ensures that in the event of a fault, the intermediate circuit capacitor is safely discharged, so that security is increased.
Vorzugsweise erfolgt das Erfassen der elektrischen Spannungen redundant, sodass die Spannungsmessung doppelt ausgeführt werden. Die beiden ermittelten Werte werden vorzugsweise gegeneinander abgeglichen, um eine defekte Spannungsmessung zu detektieren. Falls dies der der Fall ist, wird zweckmäßigerweise im Wesentlichen unverzüglich der Zwischenkreiskondensator entladen und/oder die zweite Bedingung, also insbesondere die Entladestrategie angepasst. Vorzugsweise wird, falls zusätzlich keine Kommunikation mit dem etwaigen Bussystem mehr möglich ist, der Zwischenkreiskondensator dauerhaft entladen. The electrical voltages are preferably detected redundantly, so that the voltage measurement is carried out twice. The two values determined are preferably compared with one another in order to detect a faulty voltage measurement. If this is the case, the intermediate circuit capacitor is expediently discharged essentially immediately and/or the second condition, ie in particular the discharge strategy, is adapted. Preferably, if communication with the possible bus system is no longer possible, the intermediate circuit capacitor is permanently discharged.
Bei dem Erfassen der elektrischen Spannungen wird insbesondere beachtet, ob eine übermäßige Leistungsanforderung an den Gleichstrommotor vorliegt, bei der der Zwischenkreiskondensator zumindest teilweise entladen wird. Falls dies der Fall ist, werden insbesondere die Zeitpunkte entsprechend verschoben. Somit wird eine fehlerhafte Erstellung der Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators vermieden. Bevorzugt jedoch wird die elektrische Spannung lediglich dann erfasst, wenn keine Kommunikation mit weiteren Bestandteilen des Kraftfahrzeugs mehr möglich ist, insbesondere über das etwaige Bussystem. In diesem Fall wir der Gleichstrommotor nicht betrieben, sodass somit auch keine Leistungsanforderung mehr an diesen vorliegt. When detecting the electrical voltages, particular attention is paid to whether there is an excessive power demand on the direct current motor, in which case the intermediate circuit capacitor is at least partially discharged. If this is the case, the times in particular will be shifted accordingly. This avoids incorrect creation of the request to discharge the intermediate circuit capacitor. However, the electrical voltage is preferably only detected when communication with other components of the motor vehicle is no longer possible, in particular via the possible bus system. In this If the DC motor is not operated, so that there is no longer any power requirement for it.
Besonders bevorzugt werden die erfassten anliegenden elektrische Spannungen zueinander in ein Verhältnis gesetzt und mit einem dritten Grenzwert verglichen. Hierbei wird die Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators in Abhängigkeit des Vergleichs generiert. Falls eine Leitung des Bordnetzes von dem Aggregat abgerissen sein sollte, erfolgt eine Entladung des Zwischenkreiskondensators, die insbesondere passiv ist. Der zeitliche Verlauf der an dem Zwischenkreiskondensator anliegenden elektrischen Spannung ist dabei exponentiell. Aufgrund des Setzens der beiden erfassten anliegenden elektrischen Spannung zueinander in das Verhältnis, ist es unerheblich, wie groß die an dem Zwischenkreiskondensator anliegende elektrische Spannung ursprünglich war. Falls der exponentielle Abfall vorhanden ist, ist das Verhältnis stets gleich einem bestimmten Wert, der abhängig von dem verwendeten Zwischenkreiskondensator und dem zeitlichen Abstand zwischen den beiden Zeitpunkten ist. Der dritte Grenzwert ist vorzugsweise derart angepasst, dass bei einer (ungewollten) exponentiellen Entladung des Zwischenkreiskondensators die Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators generiert wird. Mit anderen Worten ist der dritte Grenzwert geeigneterweise derart angepasst, dass bei einer Entladung, die der Selbstentladungskurve der Komponente, hervorgerufen durch den Ersatz-Parallelwiderstand der Komponente zum Zwischenkreis, entspricht, die Aufforderung zur Entladung generiert wird. Die Komponente ist dabei insbesondere der Zwischenkreiskondensator. Aufgrund des Verhältnisses ist es somit möglich, das Verfahren bei einer Vielzahl an unterschiedlichen Aggregaten und/oder unterschiedlichen Zwischenkreiskondensatoren einzusetzen, wobei lediglich der dritte Grenzwert entsprechend angepasst werden muss. Hierbei ist es aufgrund des konstanten Verhältnisses zudem irrelevant, wie groß der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Ermitteln der anliegenden elektrischen Spannung und dem Zeitpunkt des Abreißens der elektrischen Leitung von dem Aggregat ist. Somit ist eine Sicherheit erhöht. Besonders bevorzugt wird die anliegende elektrische Spannung mehrmals zu jeweils zwei unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst und diese jeweils zueinander in das Verhältnis gesetzt. Hierbei ist der Zeitabstand zwischen den Zeitpunkten jeweils konstant. Geeigneterweise wird zwischen den beiden Zeitpunkten, mittels derer jeweils ein Verhältnis gebildet wird, mehrmals die anliegende elektrische Spannung erfasst, wobei diese erfassten elektrischen Spannungen jeweils mit einer entsprechenden erfassten elektrischen Spannungen in das Verhältnis gesetzt werden, die jeweils den Zeitabstand nachfolgend erfasst wurde. So wird insbesondere als Zeitabstand 1024 ms herangezogen, und z.B. alle 16 ms wird die elektrische Spannung erfasst. Somit liegen nach 2048 ms insgesamt 64 Verhältnisse vor. The detected electrical voltages present are particularly preferably set in relation to one another and compared with a third limit value. In this case, the request to discharge the intermediate circuit capacitor is generated as a function of the comparison. If a line of the vehicle electrical system is torn off from the assembly, the intermediate circuit capacitor is discharged, which in particular is passive. The time profile of the electrical voltage present at the intermediate circuit capacitor is exponential. Due to the ratio of the two detected electrical voltages present to one another, it is irrelevant how great the electrical voltage present at the intermediate circuit capacitor was originally. If the exponential drop is present, the ratio is always equal to a specific value that depends on the intermediate circuit capacitor used and the time interval between the two points in time. The third limit value is preferably adapted in such a way that in the event of an (unwanted) exponential discharge of the intermediate circuit capacitor, the request to discharge the intermediate circuit capacitor is generated. In other words, the third limit value is suitably adjusted in such a way that the request for discharge is generated for a discharge that corresponds to the self-discharge curve of the component, caused by the equivalent parallel resistance of the component to the intermediate circuit. In this case, the component is in particular the intermediate circuit capacitor. Because of the ratio, it is thus possible to use the method in a large number of different units and/or different intermediate circuit capacitors, with only the third limit value having to be adjusted accordingly. In this case, due to the constant ratio, it is also irrelevant how large the time interval is between the first determination of the electrical voltage present and the time when the electrical line is torn off from the unit. Thus, security is increased. Particularly preferably, the applied electrical voltage is recorded several times at two different points in time in each case and these are compared to one another in each case. The time interval between the points in time is constant in each case. Suitably, between the two points in time, by means of which a ratio is formed, the applied electrical voltage is recorded several times, with these recorded electrical voltages being related to a corresponding recorded electrical voltage that was recorded following the respective time interval. In particular, 1024 ms is used as the time interval, and the electrical voltage is recorded every 16 ms, for example. Thus, after 2048 ms, there are a total of 64 ratios.
Die Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators wird generiert, wenn sich die Verhältnisse, also beispielsweise die 64 Verhältnisse, von dem dritten Grenzwert um weniger als einen vierten Grenzwert unterscheiden. Mit anderen Worten wird überprüft, ob sämtliche Verhältnisse sich in einem bestimmten Bereich befinden. Falls eine exponentielle Entladung des Zwischenkreiskondensators stattfindet, sind sämtliche Verhältnisse theoretisch gleich, und der vierte Grenzwert kann vergleichsweise klein gewählt werden. Somit ist ein vergleichsweise sicheres Erkennen einer abgerissenen Leitung des Bordnetzes und die daraus resultierende nachfolgende unkontrollierten Entladung des Zwischenkreiskondensators bestimmbar, sodass die Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators vergleichsweise zeitnah generiert wird. Somit ist eine Sicherheit erhöht. Auch sind zur Ermittlung vergleichsweise wenige Rechenschritte erforderlich, sodass die Ermittlung vergleichsweise zeitnah erfolgen kann. Ferner ist es möglich, mittels Bildens des jeweiligen Verhältnisses bzw. der Verhältnisse, zu überwachen, ob das (gewollte) Entladen des Zwischenkreiskondensators fehlerfrei funktioniert. The request to discharge the intermediate circuit capacitor is generated when the ratios, that is, for example, the 64 ratios, differ from the third limit value by less than a fourth limit value. In other words, it is checked whether all ratios are within a certain range. If an exponential discharge of the intermediate circuit capacitor takes place, all of the ratios are theoretically the same, and the fourth limit value can be selected to be comparatively small. A comparatively reliable detection of a torn line of the vehicle electrical system and the subsequent uncontrolled discharge of the intermediate circuit capacitor resulting therefrom can be determined, so that the request to discharge the intermediate circuit capacitor is generated comparatively promptly. Thus, security is increased. Comparatively few calculation steps are also required for the determination, so that the determination can be carried out comparatively promptly. It is also possible, by forming the respective ratio or ratios, to monitor whether the (intended) discharging of the intermediate circuit capacitor is functioning correctly.
Das Verfahren, bei dem die anliegenden elektrischen Spannungen mehrmals zu jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst und diese jeweils zueinander in das Verhältnis gesetzt werden, wobei der Zeitabstand zwischen den Zeitpunkten konstant ist, und wobei überprüft wird, ob diese sich von dem dritten Grenzwert um mehr als den vierten Grenzwert unter scheiden, ist unabhängig von der Ausgestaltung des Verfahren zum Betrieb des Aggregats, bei dem überprüft wird, ob die erste Bedingung vorliegt, und dann in Abhängigkeit der zweite Bedingung die Entladung durchgeführt wird. Ein derartiges Verfahren wird insbesondere verwendet, um einen Abriss einer Leitung von dem Aggregat oder einen sonstigen Fehlerfall zu bestimmen, oder beispielsweise um zu bestimmen, dass eine Entladung des Zwischenkreiskondensators erfolgt. Zusammenfassen wird ein derartiges Verfahren somit als eigenständige Erfindung betrachtet. The method in which the applied electrical voltages are recorded several times at different points in time and these are set in relation to each other, with the time interval between the points in time being constant, and it is checked whether they deviate from the third limit value differ by more than the fourth limit value is independent of the design of the method for operating the unit, in which it is checked whether the first condition is present and then the discharge is carried out as a function of the second condition. Such a method is used, in particular, to determine that a line has broken off from the assembly or some other fault situation, or, for example, to determine that the intermediate circuit capacitor is being discharged. In summary, such a method is thus regarded as an independent invention.
Das Aggregat ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, das insbesondere landgebunden ist, und beispielsweise ein Lastkraftwagen (Lkw), Bus oder bevorzugt ein Personenkraftwagen (Pkw) ist. Das Aggregat ist beispielsweise ein Hauptantrieb des Kraftfahrzeugs oder besonders bevorzugt ein Nebenaggregat. Das Aggregat weist einen Zwischenkreiskondensator, ein Gleichstrommotor und einen dazwischengeschalteten Umrichter auf. Der Umrichter umfasst insbesondere eine Brückenschaltung, wie eine B6-Schaltung. The assembly is a component of a motor vehicle, which is in particular land-based and is, for example, a truck (lorry), bus or preferably a passenger car (car). The assembly is, for example, a main drive of the motor vehicle or particularly preferably an auxiliary assembly. The unit has an intermediate circuit capacitor, a DC motor and a converter connected in between. In particular, the converter comprises a bridge circuit, such as a B6 circuit.
Parallel zu dem Zwischenkreiskondensator ist eine Entladeschaltung geschaltet, die insbesondere einen Halbleiterschalter und einen damit elektrisch in Reihe geschalteten Widerstand aufweist, wobei mittels dieser Reihenschaltung der Zwischenkreiskondensator überbrückt ist. Zu dem Zwischenkreiskondensator ist insbesondere ferner ein zusätzlicher Widerstand und eine Zener-Diode parallelgeschaltet, wobei zwischen diesen ein M ittelabgriff gebildet ist, der gegen den Steuereingang des Halbleiterschalters geführt ist. Somit ist sichergestellt, dass an dem Steuereingang des Halbleiterschalters stets maximal ein bestimmtes elektrisches Potential anliegt. Die Zener-Diode wiederum ist jeweils mit einer einstellbaren Ze- ner-Diode, einem weiteren Halbleiterschalter und einer weiteren Reihenschaltung aus einem weiteren Widerstand und einen temperaturabhängigen Widerstand überbrückt, wobei der temperaturabhängige Widerstand in thermischem Kontakt mit dem Halbleiterschalter ist. Mittels der einstellbaren Zener-Diode wird dabei die an dem Eingang des Halbleiterschalters anliegende elektrische Spannung eingestellt. Der weitere Halbleiterschalter ist mittels eines Steuerbausteins betätigt, und ein Steuereingang der einstellbaren Zener-Diode ist gegen den Mittelabgriff zwischen dem weiteren Widerstand und dem temperaturabhängigen Widerstand geführt, wobei der Temperaturwiderstand ein NTC-Widerstand ist. A discharge circuit is connected in parallel with the intermediate circuit capacitor and has, in particular, a semiconductor switch and a resistor electrically connected in series therewith, the intermediate circuit capacitor being bridged by means of this series connection. In particular, an additional resistor and a Zener diode are also connected in parallel with the intermediate circuit capacitor, with a center tap being formed between these, which is routed to the control input of the semiconductor switch. It is thus ensured that a maximum of a specific electrical potential is always present at the control input of the semiconductor switch. The zener diode in turn is bridged with an adjustable zener diode, a further semiconductor switch and a further series connection of a further resistor and a temperature-dependent resistor, the temperature-dependent resistor being in thermal contact with the semiconductor switch. The electrical voltage present at the input of the semiconductor switch is adjusted by means of the adjustable Zener diode. The other semiconductor switch is actuated by means of a control module, and a control input of the adjustable zener diode is against the center tap out between the further resistor and the temperature-dependent resistor, the temperature resistor being an NTC resistor.
Das Aggregat ist gemäß einem Verfahren betrieben, bei dem als eine erste Bedingung überprüft, ob eine Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators vorliegt. In Abhängigkeit einer zweiten Bedingung wird der Zwischenkreiskondensator entweder über die Entladeschaltung oder den Gleichstrommotor entladen oder beide. The assembly is operated according to a method in which a first condition is checked as to whether there is a request to discharge the intermediate circuit capacitor. Depending on a second condition, the intermediate circuit capacitor is discharged either via the discharge circuit or the DC motor, or both.
Das Aggregat weist insbesondere eine Steuereinheit auf, die geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen. Die Steuereinheit umfasst beispielsweise einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC) oder besonders bevorzugt einen Computer, der geeigneterweise programmierbar ausgestaltet ist. Insbesondere umfasst die Steuereinheit ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogrammprodukt, auch als Computerprogramm bezeichnet, gespeichert ist, wobei bei Ausführung dieses Computerprogrammprodukts, also des Programms, der Computer veranlasst wird, das Verfahren durchzuführen. The unit has in particular a control unit which is suitable, in particular provided and set up, to carry out the method. The control unit includes, for example, an application-specific integrated circuit (ASIC) or, particularly preferably, a computer that is suitably designed to be programmable. In particular, the control unit comprises a storage medium on which a computer program product, also referred to as a computer program, is stored, with the computer being prompted to carry out the method when this computer program product, ie the program, is executed.
Insbesondere ist das Aggregat eine Pumpe, wie eine Ölpumpe oder Wasserpumpe. Besonders bevorzugt jedoch ist das Aggregat ein elektromotorischer Kältemittelverdichter. In particular, the unit is a pump, such as an oil pump or water pump. However, the unit is particularly preferably an electric motor-driven refrigerant compressor.
Das Computerprogrammprodukt umfasst eine Anzahl an Befehle, die bei der Ausführung des Programms (Computerprogrammprodukts) durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren zum Betrieb eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs, welches einen Zwischenkreiskondensator, einen bürstenlosen Gleichstrommotor und einen dazwischen geschalteten Umrichter aufweist, wobei parallel zu dem Zwischenkreiskondensator eine Entladeschaltung geschaltet ist, durchzuführen. Das Aggregat ist dabei insbesondere ein elektromotorischer Kältemittelverdichter. Gemäß dem Verfahren wird als eine erste Bedingung überprüft, ob eine Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators vorliegt. In Abhängigkeit einer zweiten Bedingung wird der Zwischenkreiskondensator über die Entladeschaltung oder den Gleichstrommotor entladen. Der Computer ist zweckmäßigerweise ein Bestandteil einer Steuereinheit oder Elektronik und beispielsweise mittels dieser gebildet. Der Computer umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor oder ist mittels dessen gebildet. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise eine Datei oder ein Datenträger, der ein ausführbares Programm enthält, das bei einer Installation auf einem Computer das Verfahren automatisch ausführt. The computer program product comprises a number of instructions which, when the program (computer program product) is executed by a computer, cause the computer to use a method for operating a unit of a motor vehicle which has an intermediate circuit capacitor, a brushless direct current motor and a converter connected in between, with parallel to the Intermediate circuit capacitor is connected to a discharge circuit to perform. The unit is in particular an electric motor refrigerant compressor. According to the method, a check is made as a first condition as to whether there is a request to discharge the intermediate circuit capacitor. Depending on a second condition, the intermediate circuit capacitor is discharged via the discharge circuit or the DC motor. The computer is expediently a component part of a control unit or electronics and is formed by means of these, for example. The computer preferably includes or is formed by a microprocessor. The computer program product is, for example, a file or a data carrier that contains an executable program that automatically runs the method when installed on a computer.
Die Erfindung betrifft ferner ein Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist. Ein derartiges Speichermedium ist beispielsweise eine CD-ROM, eine DVD oder eine Blu-Ray Disc. Alternativ hierzu ist das Speichermedium ein USB-Stick oder ein sonstiger Speicher, der zum Beispiel wiederbeschreibbar oder lediglich einmalig beschreibbar ist. Ein derartiger Speicher ist beispielsweise ein Flash-Speicher, ein RAM oder ein ROM. Auch betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das ein derartiges Aggregat aufweist, und eine Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens, die also hierfür geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, ist. The invention also relates to a storage medium on which the computer program product is stored. Such a storage medium is, for example, a CD-ROM, a DVD or a Blu-Ray Disc. Alternatively, the storage medium is a USB stick or some other memory which can be rewritten or only written once, for example. Such a memory is, for example, a flash memory, a RAM or a ROM. The invention also relates to a motor vehicle that has such a unit and a control unit for carrying out the method, which is therefore suitable, in particular provided and set up, for this purpose.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf das Computerprogrammprodukt/ das Aggregat/ das Speichermedium / das Kraftfahrzeug / die Steuereinheit und untereinander zu übertragen und umgekehrt. The developments and advantages explained in connection with the method can also be transferred to the computer program product/the unit/the storage medium/the motor vehicle/the control unit and to each other and vice versa.
Sofern ein Objekt als erstes, zweites, drittes, ... Objekt bezeichnet wird, ist insbesondere lediglich darunter ein bestimmtes Objekt zu verstehen. Insbesondere bedeutet dies nicht, dass eine bestimmte Anzahl an derartigen Objekten vorhanden ist. So impliziert insbesondere nicht, dass beispielsweise der erste oder zweite Grenzwert vorhanden ist, sofern der dritte Grenzwert vorhanden ist. If an object is referred to as the first, second, third, ... object, this is to be understood in particular as merely referring to a specific object. In particular, this does not mean that there is a certain number of such objects. In particular, this does not imply that, for example, the first or second limit value is present if the third limit value is present.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit einem Aggregat in Form eines elektromotorischen Kältemittelverdichters, An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it: 1 shows a motor vehicle with a unit in the form of an electric motor-driven refrigerant compressor,
Fig. 2 schematisch den elektromotorischen Kältemittelverdichter, Fig. 3 eine Verschaltung des elektromotorischen Kältemittelverdichters, Fig. 4 ein Verfahren zum Betrieb eines Aggregats, nämlich des elektromotorischen Kältemittelverdichters, und 2 shows a schematic of the electromotive refrigerant compressor, FIG. 3 shows a wiring of the electromotive refrigerant compressor, FIG. 4 shows a method for operating a unit, namely the electromotive refrigerant compressor, and
Fig. 5 schematisch vereinfacht einen zeitlichen Verlauf einer anliegenden elektrischen Spannung. Fig. 5 schematically simplified a time course of an applied electrical voltage.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
In Fig. 1 ist schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 in Form eines Personenkraftwagens (Pkw), mit zwei Vorderrädern 4 und zwei Hinterrädern 6 dargestellt. Zumindest zwei der Räder 4, 6 sind mittels eines nicht näher gezeigten Hauptantriebs angetrieben, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine/Verbren- nungsmotor, einem Elektromotor oder einer Kombination hieraus. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst einen Kältemittelkreislauf 8, der ein Bestandteil einer Klimaanlage ist. Der Kältemittelkreislauf 8 ist mit einem Kältemittel 10 befüllt, beispielsweise CO2, R1234yf oder R134a. In Fig. 1, a motor vehicle 2 in the form of a passenger car (passenger car) is shown in a schematically simplified manner, with two front wheels 4 and two rear wheels 6 . At least two of the wheels 4, 6 are driven by a main drive, not shown in detail, for example an internal combustion engine/combustion engine, an electric motor or a combination thereof. The motor vehicle 2 includes a refrigerant circuit 8, which is part of an air conditioning system. The refrigerant circuit 8 is filled with a refrigerant 10, for example CO2, R1234yf or R134a.
Das Kraftfahrzeug 2 weist ein Aggregat 12, nämlich ein Nebenaggregat in Form eines elektromotorischen Kältemittelverdichters (eKMV), auf, das nicht direkt dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs 2 dient. Mittels des Aggregats 12 wird das Kältemittel 10 verdichtet und einem fluidtechnisch nachgeschalteten Kondensator 14 zugeführt, der mit Umgebungsluft beaufschlagt ist, was zu einer Temperaturabsenkung des Kältemittels 10 führt. Der Druck und somit die Temperatur des Kältemittel 10 wird mittels eines nachgeschalteten Verdampfers 16 erniedrigt, der einen nicht näher dargestellten weiteren Wärmetauscher umfasst, der mit einer Gebläseleitung der Klimaanlage thermisch gekoppelt ist. Die Gebläseleitung fördert in Abhängigkeit einer Benutzereinstellung gekühlte Luft in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs 2. Der elektromotorische Kältemittelverdichter 12 ist mittels eines Bussystems 18, das ein CAN-Bussystem oder ein Lin-Bussystem ist, signaltechnisch mit einer Kraftfahrzeugsteuerung 20 gekoppelt, wie einem Bordcomputer. Mittels eines Bordnetzes 22, das mittels einer Batterie 24 gespeist ist, wird der elektromotorische Kältemittelverdichter 12 bestromt. Die Batterie 24 ist als Hochvoltbatterie ausgestaltet, und mittels dieser wird eine elektrische Gleichspannung von mehr als 250 V bereitgestellt. The motor vehicle 2 has a unit 12, namely an auxiliary unit in the form of an electric motor refrigerant compressor (eKMV), which is not used directly to propel the motor vehicle 2. The refrigerant 10 is compressed by means of the unit 12 and fed to a condenser 14 which is connected downstream in terms of fluid technology and which is subjected to ambient air, which leads to a reduction in the temperature of the refrigerant 10 . The pressure and thus the temperature of the refrigerant 10 is lowered by means of a downstream evaporator 16, which includes a further heat exchanger, not shown in detail, which is thermally coupled to a blower line of the air conditioning system. Depending on a user setting, the blower line conveys cooled air into an interior of motor vehicle 2. The electric motor-driven refrigerant compressor 12 is coupled in terms of signals to a motor vehicle controller 20, such as an on-board computer, by means of a bus system 18, which is a CAN bus system or a Lin bus system. The electric motor refrigerant compressor 12 is energized by means of an on-board network 22, which is fed by a battery 24. The battery 24 is designed as a high-voltage battery, and an electrical DC voltage of more than 250 V is provided by means of this.
Fig. 2 zeigt schematisch vereinfacht das Aggregat 12, nämlich der (elektromotorische) Kältemittelverdichter 12, in einer Schnittdarstellung entlang einer Rotationsachse (Drehachse) 26 eines bürstenlosen Gleichstrommotors (BLDC) 28 des Kältemittelverdichters 12. Der Gleichstrommotor 28 weist einen zylindrischen Rotor 30 auf, der umfangsseitig mittels eines hohlzylindrischen Stators 32 umgeben ist. Der Rotor 30 ist drehfest an einer konzentrisch zur Rotationsachse 26 angeordneten Welle 34 befestigt, die mittels zweier nicht näher dargestellter Lager in Form von Kugellagern drehbar um die Rotationsachse 26 gelagert ist. Fig. 2 shows a schematically simplified unit 12, namely the (electric motor) refrigerant compressor 12, in a sectional view along an axis of rotation (axis of rotation) 26 of a brushless direct current motor (BLDC) 28 of the refrigerant compressor 12. The direct current motor 28 has a cylindrical rotor 30, which is surrounded on the circumference by a hollow cylindrical stator 32 . The rotor 30 is fixed in a rotationally fixed manner to a shaft 34 which is arranged concentrically to the axis of rotation 26 and which is rotatably mounted about the axis of rotation 26 by means of two bearings in the form of ball bearings which are not shown in detail.
Der Gleichstrommotor 28 ist in einem Motorgehäuse 36 angeordnet, das sich entlang der Rotationsachse 28 erstreckt und hohlzylindrisch ausgestaltet ist. An einem Ende des Motorgehäuses 36 ist ein hohlzylindrisches Elektronikfach 38 fluchtend angeformt und mittels einer Trennwand 40, die im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse 28 angeordnet ist, von diesem getrennt. Innerhalb des Elektronikfachs 38 ist eine Elektronik 42 angeordnet, die mit dem Bussystem 18 und dem Bordnetz 22 verbunden ist. Die Elektronik 42 ist über eine Durchkontaktierung 44, die druckdicht ist, mit dem Stator 32 elektrisch kontaktiert, sodass bei Betrieb der Stator 32 mittels der Elektronik 42 bestromt wird. The DC motor 28 is arranged in a motor housing 36 which extends along the axis of rotation 28 and is designed as a hollow cylinder. A hollow-cylindrical electronics compartment 38 is formed flush at one end of the motor housing 36 and is separated from the latter by means of a partition wall 40 which is arranged essentially perpendicularly to the axis of rotation 28 . Electronics 42 are arranged inside electronics compartment 38 and are connected to bus system 18 and vehicle electrical system 22 . The electronics 42 are in electrical contact with the stator 32 via a through-connection 44 which is pressure-tight, so that the stator 32 is energized by the electronics 42 during operation.
Das Elektronikfach 38, das Motorgehäuse 33 und die Trennwand 40 sind einstückig miteinander und aus Aluminium in einem Druckgussverfahren erstellt. Mit anderen Worten sind das Elektronikfach 38, das Motorgehäuse 33 und die Trennwand 40 ein Aluminiumdruckguss. Das Elektronikfach 38 ist auf der der Trennwand 40 gegenüberliegenden Seiten mit einem Gehäusedeckel 46 verschlossen, der aus einem Metall gefertigt und mittels Schrauben an dem Elektronikfach 38 lösbar befestigt ist. The electronics compartment 38, the motor housing 33 and the partition 40 are created in one piece with each other and made of aluminum in a die-casting process. In other words, the electronics compartment 38, the motor housing 33 and the partition 40 are an aluminum die casting. The electronics compartment 38 is closed with a housing cover 46 on the side opposite the partition wall 40, which is made of a metal and is detachably fastened to the electronics compartment 38 by means of screws.
Auf der dem Elektronikfach 38 gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses 36 ist an diesem lösbar ein Verdichtergehäuse 48 fluchtend angebunden, das aus einem Aluminium ebenfalls in einem Druckgussverfahren erstellt ist. Das Verdichtergehäuse 48 ist einstückig und im Wesentlichen topfförmig ausgestaltet, wobei die Topföffnung mittels des Motorgehäuses 36 verschlossen ist. Das Verdichtergehäuse 48 weist ein Verdichterfach 50 auf, innerhalb dessen ein Verdichterkopf 52 in Form eines Scroll-Verdichterkopfs angeordnet ist. Der Scroll-Verdichterkopf weist zwei Scroll-Teile auf, nämlich ein feststehendes Scroll-Teil und ein drehbares Scrolls-Teil. Das feststehende Scroll-Teil ist drehfest an dem Verdichtergehäuse 48 befestigt. Das drehbare Scroll-Teil ist in Wirkverbindung mit der Welle 34, sodass das drehbare Scroll-Teil bei einer Rotationsbewegung der Welle 34 bezüglich des feststehendes Scroll-Teils bewegt wird. Zwischen den beiden Scroll- Teilen ist eine Anzahl an Kammern gebildet, deren Volumen bei einer Drehbewegung der Welle 36 verändert wird. Dabei wird das sich in den Kammern befindende Kältemittel 10 sukzessive verdichtet. On the opposite side of the motor housing 36 from the electronics compartment 38, a compressor housing 48 is detachably connected to the motor housing in alignment, which is also made of aluminum using a die-casting process. The compressor housing 48 is designed in one piece and essentially in the shape of a pot, with the pot opening being closed by means of the motor housing 36 . The compressor housing 48 has a compressor compartment 50 within which a compressor head 52 in the form of a scroll compressor head is arranged. The scroll compressor head has two scrolls, namely a fixed scroll and a rotatable scrolls. The fixed scroll member is non-rotatably attached to the compressor housing 48 . The rotatable scroll is operatively connected to the shaft 34 such that rotational movement of the shaft 34 moves the rotatable scroll with respect to the fixed scroll. A number of chambers are formed between the two scroll parts, the volume of which is changed when the shaft 36 rotates. In the process, the coolant 10 located in the chambers is successively compressed.
Bei Betrieb wird über einen Zulauf 54 des Motorgehäuses 36 das Kältemittel 10 in das Motorgehäuse 36 im Bereich der Trennwand 40 geleitet. Aufgrund der Trennwand 40 wird ein Übertritt des Kältemittels 10 in das Elektronikgehäuse 38 verhindert. Das Kältemittel 10 wird entlang des Gleichstrommotors 28 zu dem Verdichterkopf 52 gesaugt und dort komprimiert, sodass eine Druckerhöhung und somit auch eine Verdichtung des Kältemittels 10 erfolgt. Das verdichtete Kältemittel 10 wird über einen Verdichterauslass 56, der einen nicht näher dargestellten Ölabscheider aufweist, zu dem Kondensator 14 geleitet. During operation, the refrigerant 10 is conducted into the motor housing 36 in the area of the partition wall 40 via an inlet 54 of the motor housing 36 . The separating wall 40 prevents the coolant 10 from passing into the electronics housing 38 . The refrigerant 10 is sucked along the DC motor 28 to the compressor head 52 and is compressed there, so that the pressure is increased and the refrigerant 10 is therefore also compressed. The compressed refrigerant 10 is routed to the condenser 14 via a compressor outlet 56, which has an oil separator that is not shown in detail.
In Figur 3 ist schematisch vereinfacht eine Verschaltung des Aggregats 12 dargestellt. Das Aggregat 12 weist einen Zwischenkreiskondensator 58 auf, der mit dem Bordnetz 22 elektrisch verbunden ist. Hierfür sind die beiden Elektroden des Zwischenkreiskondensators 58 jeweils mit einer Ader einer nicht näher dargestellten Leitung des Bordnetzes 22 kontaktiert. Somit liegt an dem Zwischenkreiskondensator 58 bei Betrieb ebenfalls die mittels der Batterie 24 bereitgestellte elektrische Gleichspannung von mehr als 250 V an. Mittels des Zwischenkreiskondensators 58 ist ein Umrichter 62 gespeist. FIG. 3 shows an interconnection of the unit 12 in a schematically simplified manner. The assembly 12 has an intermediate circuit capacitor 58 which is electrically connected to the vehicle electrical system 22 . For this purpose, the two electrodes of the intermediate circuit capacitor 58 are each contacted with a wire of a line (not shown) of the vehicle electrical system 22 . So it's up to that Intermediate circuit capacitor 58 also applies the electrical direct voltage of more than 250 V provided by battery 24 during operation. A converter 62 is fed by means of the intermediate circuit capacitor 58 .
Der Umrichter 62 ist als Wechselrichter ausgestaltet und weist eine Brückenschaltung auf, nämlich eine B6-Schaltung mit insgesamt sechs Leistungshalbleiter- schaltern 64. Jeweils mittels zweier der Leistungshalbleiterschalter 64 ist eine parallel zu dem Zwischenkreiskondensator 58 geschaltete Reihenschaltung gebildet, wobei jede Reihenschaltung jeweils einer der insgesamt drei Phasen 66 des bürstenlosen Gleichstrommotors 28 zugeordnet ist. Die Leistungshalbleiterschalter 64 werden mittels einer Treiberschaltung 68 in Abhängigkeit von aktuellen Anforderungen, nämlich einer gewünschten Kühlleistung, betätigt. The converter 62 is designed as an inverter and has a bridge circuit, namely a B6 circuit with a total of six power semiconductor switches 64. Two of the power semiconductor switches 64 are used to form a series circuit connected in parallel with the intermediate circuit capacitor 58, with each series circuit containing one of the total three phases 66 of the brushless DC motor 28 is assigned. The power semiconductor switches 64 are actuated by means of a driver circuit 68 as a function of current requirements, namely a desired cooling capacity.
Ferner weist das Aggregat 12 eine Entladeschaltung 70 auf, die parallel zu dem Zwischenkreiskondensator 58 geschaltet ist. Die Entladeschaltung 70 umfasst einen Halbleiterschalter 72 und einen Widerstand 74, mittels derer eine Reihenschaltung gebildet ist, die parallel zu dem Zwischenkreiskondensator 58 geschaltet ist. Diese Reihenschaltung ist mittels einer Reihenschaltung aus einem zusätzlichen Widerstand 76 und einer Zener-Diode 78 überbrückt, zwischen denen ein erster Mittelabgriff 78 gebildet ist. Dieser ist gegen einen Steuereingang 80 des Halbleiterschalters 72 geführt. The unit 12 also has a discharge circuit 70 which is connected in parallel with the intermediate circuit capacitor 58 . The discharge circuit 70 includes a semiconductor switch 72 and a resistor 74, by means of which a series circuit is formed which is connected in parallel to the intermediate circuit capacitor 58. This series circuit is bridged by means of a series circuit made up of an additional resistor 76 and a Zener diode 78, between which a first center tap 78 is formed. This is routed to a control input 80 of the semiconductor switch 72 .
Die Zener-Diode 78 ist mittels einer einstellbaren Zener-Diode 82 überbrückt, deren Steuereingang gegen einen zweiten Mittelabgriff 82 geführt ist, der sich zwischen einem weiteren Widerstand 84 und einem temperaturabhängigen Widerstand 86 befindet. Der temperaturabhängige Widerstand 86 ist ein NTC- Widerstand, der in thermischem Kontakt mit dem Halbleiterschalter 72 ist. Mittels des weiteren Widerstands 84 und des temperaturabhängigen Widerstands 86 ist eine Reihenschaltung gebildet, mittels derer die Zener-Diode 78 überbrückt ist. Auch ist die Zener-Diode 78 mittels eines weiteren Halbleiterschalters 88 überbrückt, der mittels eines Steuerbausteins 90 betätigt ist. Bei Betrieb der Entladeschaltung 70 wird, der weitere Halbleiterschalter 88 mittels des Steuerbausteins 90 entsprechend betätigt, weswegen der Halbleiterschalter 72 in den elektrisch leitenden Zustand versetzt. Somit wird der Zwischenkreiskondensator 58 kurzgeschlossen, und es fließt der elektrische Strom über den Widerstand 74 ab, wobei die elektrische Energie sowohl im im Linearbetrieb angesteuerten Halbleiterschalter 72 als auch im Widerstand 74 in thermische Energie gewandelt wird. Hierbei erfolgt zusätzlich eine Erwärmung des Halbleiterschalters 72, was zu einer Änderung des Widerstandswerts des temperaturabhängigen Widerstand 86 führt. Wenn die Erwärmung des Halbleiterschalters 72 übermäßig ist, wird aufgrund des sich verändernden Widerstandswerts des temperaturabhängigen Widerstands 86 das an dem Steuereingang 80 des Halbleiterschalters 72 anliegende elektrische Potential verändert, sodass der über den Halbleiterschalter 72 geführte elektrische Strom solange reduziert wird, bis sich ein thermisches Gleichgewicht einstellt. Somit ist eine Überbelastung des Halbleiterschalters 72 vermieden. The zener diode 78 is bridged by means of an adjustable zener diode 82 whose control input is routed to a second center tap 82 which is located between a further resistor 84 and a temperature-dependent resistor 86 . The temperature dependent resistor 86 is an NTC resistor which is in thermal contact with the semiconductor switch 72 . A series circuit is formed by means of the further resistor 84 and the temperature-dependent resistor 86, by means of which the Zener diode 78 is bridged. The Zener diode 78 is also bridged by means of a further semiconductor switch 88 which is actuated by means of a control module 90. When the discharge circuit 70 is in operation, the further semiconductor switch 88 is actuated accordingly by means of the control module 90, which is why the semiconductor switch 72 is placed in the electrically conductive state. The intermediate circuit capacitor 58 is thus short-circuited and the electrical current flows away via the resistor 74, with the electrical energy being converted into thermal energy both in the semiconductor switch 72, which is driven in linear operation, and in the resistor 74. In this case, the semiconductor switch 72 is additionally heated, which leads to a change in the resistance value of the temperature-dependent resistor 86 . If the heating of the semiconductor switch 72 is excessive, the electrical potential present at the control input 80 of the semiconductor switch 72 is changed due to the changing resistance value of the temperature-dependent resistor 86, so that the electrical current conducted via the semiconductor switch 72 is reduced until thermal equilibrium is reached adjusts Overloading of the semiconductor switch 72 is thus avoided.
Das Aggregat 12 weist ferner eine Steuereinheit 92 mit einem Computer 94 auf, der als programmierbarer Mikroprozessor ausgestaltet ist. Die Steuereinheit 92 ist ein Bestandteil der Elektronik 42, ebenso wie die Entladeschaltung 70 und der Umrichter 62. Auch erfolgt mittels der Steuereinheiten 92 eine Steuerung des Steuerbausteins 90 sowie der Treiberschaltung 68. Die Steuereinheit 92 weist ein Speichermedium 96 in Form eines Speichers, wie eines RAMs oder ROMs auf. Auf dem Speichermedium 96 ist ein Computerprogrammprodukt 98 gespeichert, das mehrere Befehle aufweist, wobei bei Ausführung durch den Computer 94 dieser veranlasst wird, ein in Figur 4 dargestelltes Verfahren 100 zum Betrieb des Aggregats 12 durchzuführen. Somit ist das Aggregat 12 gemäß dem Verfahren 100 betrieben. The unit 12 also has a control unit 92 with a computer 94 which is designed as a programmable microprocessor. The control unit 92 is a component of the electronics 42, as is the discharge circuit 70 and the converter 62. The control units 92 also control the control module 90 and the driver circuit 68. The control unit 92 has a storage medium 96 in the form of a memory, such as a RAMs or ROMs. A computer program product 98 is stored on the storage medium 96, which has a number of instructions, with execution by the computer 94 prompting the latter to carry out a method 100, shown in FIG. 4, for operating the unit 12. The unit 12 is thus operated according to the method 100 .
In einem ersten Arbeitsschritt 102 wird ein Betrieb des Aggregats 12 aufgenommen. Hierfür wird der Zwischenkreiskondensator 58 elektrisch mit dem Bordnetz 22 kontaktiert, sodass dieser geladen wird. In einem sich anschließenden zweiten Arbeitsschritt 104 wird überprüft, ob eine bestimmte Bedingung vorliegt. Als die bestimmte Bedingung wird herangezogen, ob eine an dem Zwischenkreiskondensator 54 anliegende elektrische Spannung 105 einen ersten Grenzwert 106 überschreitet. Als erster Grenzwert 106 wird in diesem Fall 172 Volt herangezogen. Wenn die anliegende elektrische Spannung 105 den erste Grenzwert 106 überschreitet, und wenn nach dem Überschreiten 0,5s verstrichen sind, ist die bestimmte Bedingung erfüllt. In a first work step 102, operation of the unit 12 is started. For this purpose, the intermediate circuit capacitor 58 is electrically connected to the vehicle electrical system 22 so that it is charged. In a subsequent second work step 104, it is checked whether a specific condition is present. As the specific condition is used whether a at the Electrical voltage 105 applied to the intermediate circuit capacitor 54 exceeds a first limit value 106 . In this case, 172 volts is used as the first limit value 106 . If the electrical voltage 105 that is present exceeds the first limit value 106 and if 0.5 s have elapsed after it was exceeded, the specific condition is met.
Als Alternative ist die bestimmte Bedingung erfüllt, wenn eine Aufforderung zum Betrieb des Gleichstrommotors 28 vorliegt. Die Aufforderung zum Betrieb des Gleichstrommotors 28 wird hierbei über das Bussystem 18 zu dem Aggregats 12 übertragen, und diese liegt somit dann vor, falls mittels des Aggregats 12 das Kältemittel 10 verdichtet werden soll. Hierbei ist die bestimmte Bedingung lediglich dann erfüllt, wenn eine zweite Bedingung 108 noch nicht generiert wurde. Alternatively, the specific condition is met when there is a request to operate the DC motor 28 . The request to operate the DC motor 28 is transmitted to the unit 12 via the bus system 18 and is therefore present if the unit 12 is to be used to compress the coolant 10 . In this case, the specific condition is only met if a second condition 108 has not yet been generated.
Wenn die bestimmte Bedingung vorliegt, wird ein dritter Arbeitsschritt 1 10 ausgeführt. In dem dritten Arbeitsschritt 110 wird ein Selbsttest 112 des Aggregats 12 durchgeführt. Hierfür wird ein über die Entladeschaltung 70 geführter elektrischer Strom erfasst. Falls, wenn der Halbleiterschalter 72 geöffnet ist, über die Entladeschaltungen 70 kein elektrischer Strom fließt, wird nachfolgend für eine kurzen Zeitspanne der Halbleiterschalter 72 geschlossen und nachfolgend überprüft, ob der resultierende elektrische Strom einer theoretischen Vorgabe entspricht, die abhängig von dem Widerstand 74 ist. Falls dies jeweils der Fall ist, ist die zweite Bedingung 108 nicht erfüllt. Anderenfalls, also falls trotz geöffnetem Halbleiterschalter 72 über die Entladeschaltung 70 ein elektrischer Strom geführt wird, oder falls bei betätigtem Halbleiterschalter 72 über die Entladeschaltung 70 kein elektrischer Strom geführt wird, liegt die zweite Bedingung 108 vor. Somit wird die zweite Bedingung 108 anhand des über die Entladeschaltung 70 geführten elektrischen Stroms generiert, und wenn die zweite Bedingung 108 vorliegt, ist von einem vor- rübergehendem/kurzzeitigem Defekt oder zumindest einer vorrübergehen- den/kurzzeitigen Funktionseinschränkung der Entladeschaltung 70 auszugehen. If the specific condition is present, a third work step 110 is carried out. In the third work step 110, a self-test 112 of the unit 12 is carried out. For this purpose, an electrical current conducted via the discharge circuit 70 is detected. If no electric current flows through the discharge circuits 70 when the semiconductor switch 72 is open, the semiconductor switch 72 is then closed for a short period of time and it is then checked whether the resulting electric current corresponds to a theoretical specification that is dependent on the resistor 74. If this is the case in each case, the second condition 108 is not met. Otherwise, ie if an electric current is conducted via the discharge circuit 70 despite the open semiconductor switch 72, or if no electric current is conducted via the discharge circuit 70 when the semiconductor switch 72 is actuated, the second condition 108 is present. The second condition 108 is thus generated on the basis of the electrical current conducted via the discharge circuit 70, and if the second condition 108 is present, a temporary/brief defect or at least a temporary/brief functional restriction of the discharge circuit 70 can be assumed.
Nachfolgend wird in einem vierte Arbeitsschritt 114, der ausgeführt wird, wenn der Zwischenkreiskondensator 58 vollständig geladen wurde, der Gleichstrommotor 28 mittels des Umrichters 20 bestromt, sodass der Rotor 30 um die Rotationsachse 26 rotiert wird. Infolgedessen wird das Kältemittel 10 verdichtet.Subsequently, in a fourth step 114, which is carried out when the intermediate circuit capacitor 58 has been fully charged, the DC motor 28 is energized by means of the converter 20, so that the rotor 30 around the Axis of rotation 26 is rotated. As a result, the refrigerant 10 is compressed.
Hierbei erfolgt die Bestromung des Elektromotors 28 in Abhängigkeit von einer bestehenden Leistungsanforderung. In this case, the electric motor 28 is energized as a function of an existing power requirement.
In einem fünften Arbeitsschritt 116 wird als eine erste Bedingung 118 überprüft, ob eine Aufforderung 120 zur Entladung des Zwischenkreiskondensators 58 vorliegt. Die Aufforderung 120 Entladung des Zwischenkreiskondensators 58 kann dabei über das Busnetz 18 zu dem Aggregat 12 übertragen werden. Dies erfolgt beispielsweise dann, wenn das Kraftfahrzeug 2 in einem Wartungsmodus ist, oder ein Unfall des Kraftfahrzeugs 2 registriert wurde. Auch bei einem Abklemmen der Batterie 24 von dem Bordnetz wird die Aufforderung 120 Entladung des Zwischenkreiskondensators 58 über das Busnetz 18 übertragen. In a fifth work step 116, a first condition 118 is checked to determine whether a request 120 to discharge the intermediate circuit capacitor 58 is present. The request 120 to discharge the intermediate circuit capacitor 58 can be transmitted to the unit 12 via the bus network 18 . This occurs, for example, when motor vehicle 2 is in maintenance mode or an accident involving motor vehicle 2 has been registered. The request 120 to discharge the intermediate circuit capacitor 58 is also transmitted via the bus network 18 when the battery 24 is disconnected from the vehicle electrical system.
Auch wird die Aufforderung 120 zur Entladung des Zwischenkreiskondensators 58 durch das Aggregat 12 selbst anhand der elektrischen Spannung 105 abgeleitet, die an dem Zwischenkreiskondensator 58 anliegt. Falls das Aggregat 12 fehlerfrei arbeitet und mit dem Bordnetz 22 auch weiterhin elektrisch kontaktiert ist, ist die anliegende elektrische Spannung 105 konstant. Falls dahingegen die Leitung des Bordnetzes 22 von dem Aggregats 12 abreißt, weist die elektrische Spannung 105 einen in Figur 5 dargestellten zeitlichen Verlauf auf. Hierbei sinkt die anliegende elektrische Spannung 105 exponentiell, wobei der Exponent abhängig von der Konstruktion des Zwischenkreiskondensators 58 ist. Das Bleiten der Aufforderung 120 zur Entladung des Zwischenkreiskondensators 58 durch das Aggregat 12 selbst erfolgt dabei bevorzugt lediglich dann, wenn keine ungestörte Kommunikation über das Bussystem 18 möglich ist (z.B. aufgrund Subnetzbetrieb/LIN-Störung bzw. Abriss). Ansonsten wird lediglich die über das Bussystem 18 übertragene Aufforderung 120 zur Entladung des Zwischenkreiskondensators 58 verwendet. The request 120 for discharging the intermediate circuit capacitor 58 is also derived by the unit 12 itself using the electrical voltage 105 which is present at the intermediate circuit capacitor 58 . If the assembly 12 is working correctly and is still in electrical contact with the vehicle electrical system 22, the applied electrical voltage 105 is constant. If, on the other hand, the line of the vehicle electrical system 22 breaks away from the unit 12, the electrical voltage 105 has a time profile shown in FIG. In this case, the applied electrical voltage 105 drops exponentially, the exponent being dependent on the construction of the intermediate circuit capacitor 58 . The request 120 for discharging the intermediate circuit capacitor 58 by the unit 12 itself preferably only occurs if undisturbed communication via the bus system 18 is not possible (e.g. due to subnetwork operation/LIN fault or tear). Otherwise, only the request 120 transmitted via the bus system 18 to discharge the intermediate circuit capacitor 58 is used.
Für das Ableiten der Aufforderung 120 zur Entladung des Zwischenkreiskondensators 58 durch das Aggregat 12 selbst wird für einen Zeitfenster von 2048 ms alle 16 ms die an dem Zwischenkreiskondensator 58 anliegende elektrische Spannung 105 erfasst. Somit ist bei insgesamt 128 aufeinanderfolgenden Zeitpunkten 122 der Wert der elektrischen Spannung 105 bekannt, und die Werte der elektrischen Spannung 105 zu unterschiedlichen Zeitpunkten 122 werden in ein Verhältnis 124 zueinander gesetzt- Hierfür werden jeweils die Zeitpunkte 122 herangezogen werden, die zueinander in einem festen Zeitabstand 126 sind, wobei der Zeitabstand 126 gleich 1024 ms ist. For deriving request 120 for discharging intermediate circuit capacitor 58 by unit 12 itself, electrical voltage 105 present at intermediate circuit capacitor 58 is detected every 16 ms for a time window of 2048 ms. Thus, at a total of 128 consecutive points in time 122, the value of the electrical voltage 105 is known, and the values of the electrical Voltage 105 at different points in time 122 are set in a ratio 124 to one another. The points in time 122 that are at a fixed time interval 126 from one another are used for this purpose, with the time interval 126 being equal to 1024 ms.
Die insgesamt 64 Verhältnisse 124 werden anschließend jeweils mit einem dritten Grenzwert 128 verglichen, der auf den Zwischenkreiskondensator 58 angepasst ist. Falls sich die Verhältnisse 124 von dem dritten Grenzwert 128 nicht mehr als einen vierten Grenzwert 130 unterscheiden, wird die Aufforderung 120 zur Entladung Zwischenkreiskondensators 58 generiert. Zusammenfassend wird somit die an dem Zwischenkreiskondensator 58 anliegende elektrische Spannung 105 mehrmals zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten 122 erfasst und diese jeweils zueinander in das Verhältnis 124 gesetzt, wobei der Zeitabstand 126 zwischen den Zeitpunkten 122, die dem gleichen Verhältnis 124 zugeordnet sind, konstant ist. Die Aufforderung 120 zur Entladung des Zwischenkreiskondensators 58 wird generiert, wenn sich sämtliche Verhältnisse 124 jeweils um weniger als den vierten Grenzwert 130 von dem dritten Grenzwert 128 unterscheiden. The total of 64 ratios 124 are then each compared with a third limit value 128 which is adapted to the intermediate circuit capacitor 58 . If the ratios 124 do not differ from the third limit value 128 by more than a fourth limit value 130, the request 120 to discharge the intermediate circuit capacitor 58 is generated. In summary, the electrical voltage 105 present at the intermediate circuit capacitor 58 is thus detected several times at two different points in time 122 and these are each set to one another in the ratio 124, the time interval 126 between the points in time 122 that are assigned to the same ratio 124 being constant. Request 120 for discharging intermediate circuit capacitor 58 is generated when all ratios 124 each differ from third limit value 128 by less than fourth limit value 130 .
Falls die Aufforderung 120 zur Entladung des Zwischenkreiskondensators 58 vorliegt, ist die erste Bedingung 118 erfüllt, und es wird ein siebter Arbeitsschritt 132 durchgeführt. In dem siebten Arbeitsschritt 132 wird der Zwischenkreiskondensator 58 entladen. Falls der Zwischenkreiskondensator 58 dabei weiterhin mit dem Bordnetz 22 elektrisch kontaktiert ist, werden auch sämtliche mit dem Bordnetz 22 elektrisch kontaktierten etwaigen weiteren Verbraucher/weitere Aggregate entladen. Die Entladung erfolgt in Abhängigkeit der zweiten Bedingung 108. Wenn die zweite Bedingung 108 nicht erfüllt ist, wird der Zwischenkreiskondensator 58 über die Entladeschaltung 70 entladen. Hierfür wird der Steuerbaustein 90 entsprechend betätigt, sodass der Halbleiterschalter 72 und der Widerstand 74 stromführend sind. Während des Entladens wird zumindest periodisch der mittels der Entladeschaltung 70 geführte elektrische Strom erfasst. Falls der Halbleiterschalter 72 aufgrund einer übermäßigen Erhitzung betätigt und somit nicht mehr stromführend ist, ist die zweite Bedingung 108 erfüllt, sodass die Entladung mittels des Gleichstrommotors 28 weitergeführt wird. Falls die zweite Bedingung 108 erfüllt wird, wird der Zwischenkreiskondensator 58 über den Gleichstrommotor 28 entladen. Hierfür wird der Gleichstrommotor 28 mittels des Umrichters 62 derart angesteuert, dass die Phasen 66 des Gleichstrommotors 28 zumindest zeitweise stromführend sind, wobei eine Rotationsbewegung des Gleichstrommotors 28, also des Rotors 30 um die Rotationsachse 26, unterbleibt. Hierfür wird mittels des Umrichters 62 der Gleichstrommotor 28 mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, der zu einer Drehzahl oberhalb eines zweiten Grenzwerts 134 korrespondiert. Somit wird mittels des Stators 32 ein um die Rotationsachse 26 rotierendes Magnetfeld erstellt, dessen Drehzahl größer als der zweite Grenzwert 134 ist. Hierfür sind die Phasen 66 stets sukzessive stromführend. Der zweite Grenzwert 134 entspricht 12.000 Umdrehungen/min. Aufgrund der Trägheit des Rotors 30 folgt dieser dem Magnetfeld nicht, sondern steht still, und die in dem Zwischenkreiskondensators 58 gespeicherte elektrische Energie wird abgebaut. If request 120 for discharging intermediate circuit capacitor 58 is present, first condition 118 is met, and a seventh work step 132 is carried out. In the seventh work step 132, the intermediate circuit capacitor 58 is discharged. If the intermediate circuit capacitor 58 is still in electrical contact with the vehicle electrical system 22, all other consumers/further units that are electrically contacted with the vehicle electrical system 22 are also discharged. Discharging takes place as a function of second condition 108. If second condition 108 is not met, intermediate circuit capacitor 58 is discharged via discharge circuit 70. For this purpose, the control module 90 is actuated accordingly, so that the semiconductor switch 72 and the resistor 74 are live. During the discharging, the electric current conducted by means of the discharging circuit 70 is recorded at least periodically. If the semiconductor switch 72 is actuated due to excessive heating and is therefore no longer conducting, the second condition 108 is met, so that the discharge by means of the DC motor 28 is continued. If the second condition 108 is met, the intermediate circuit capacitor 58 is discharged via the direct current motor 28 . For this purpose, the direct current motor 28 is controlled by means of the converter 62 in such a way that the phases 66 of the direct current motor 28 are live at least temporarily, with the direct current motor 28, i.e. the rotor 30, not rotating about the axis of rotation 26. For this purpose, the DC motor 28 is supplied with an electric current by means of the converter 62 , which current corresponds to a speed above a second limit value 134 . A magnetic field rotating about the axis of rotation 26 is thus created by means of the stator 32 , the speed of which is greater than the second limit value 134 . For this purpose, the phases 66 are always successively live. The second limit value 134 corresponds to 12,000 revolutions/min. Because of the inertia of the rotor 30, it does not follow the magnetic field but stands still, and the electrical energy stored in the intermediate circuit capacitor 58 is dissipated.
In einer Alternative wird beispielsweise die Entladung stets gleichzeitig über die Entladeschaltung 70 und den Gleichstrommotor 28 durchgeführt, oder zumindest dann, wenn die die zweite Bedingung 108 nicht erfüllt ist. Wenn diese dahingegen erfüllt ist, erfolgt die Entladung, zum Beispiel lediglich über den Gleichstrommotor 28. In an alternative, for example, the discharge is always carried out simultaneously via the discharge circuit 70 and the DC motor 28, or at least when the second condition 108 is not met. If, on the other hand, this is fulfilled, the discharge takes place, for example only via the direct current motor 28.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste The invention is not limited to the embodiment described above. On the contrary, other variants of the invention can also be derived from this by a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention. Reference List
2 Kraftfahrzeug 2 motor vehicle
4 Vorderrad 4 front wheel
6 Hinterrad 6 rear wheel
8 Kältemittelkreislauf 8 refrigerant circuit
10 Kältemittel 10 refrigerants
12 Aggregat 12 aggregate
14 Kondensator 14 condenser
16 Verdampfer 16 evaporators
18 Bussystem 18 bus system
20 Kraftfahrzeugsteuerung20 motor vehicle control
22 Bord netz 22 on-board network
24 Batterie 24 battery
26 Rotationsachse 26 axis of rotation
28 Gleichstrommotor 28 DC motor
30 Rotor 30 rotors
32 Stator 32 stator
34 Welle 34 wave
36 Motorgehäuse 36 motor housing
38 Elektronikfach 38 electronics compartment
40 Trennwand 40 partition
42 Elektronik 42 electronics
44 Durchkontaktierung 44 via
46 Gehäusedeckel 46 housing cover
48 Verdichtergehäuse 48 compressor housing
50 Verdichterfach 50 compressor compartment
52 Verdichterkopf 52 compressor head
54 Zulauf 54 inflow
56 Verdichterauslass 56 compressor outlet
58 Zwischenkreiskondensator58 intermediate circuit capacitor
62 Umrichter 62 converters
64 Leistungshalbleiterschalter Phase Treiberschaltung Entladeschaltung Halbleiterschalter Widerstand zusätzlicher Widerstand erster Mittelabgriff Steuereingang zweiter Mittelabgriff weiterer Widerstand temperaturabhängiger Widerstand weiterer Halbleiterschalter Steuerbaustein Steuereinheit Computer Speichermedium Computerprogrammprodukt Verfahren erster Arbeitsschritt zweiter Arbeitsschritt elektrische Spannung erster Grenzwert zweite Bedingung dritter Arbeitsschritt Selbsttest vierter Arbeitsschritt fünfter Arbeitsschritt erste Bedingung Aufforderung zur Entladung des Zwischenkreiskondensators Zeitpunkt Verhältnis Zeitabstand dritter Grenzwert vierter Grenzwert siebter Arbeitsschritt zweiter Grenzwert 64 power semiconductor switches Phase Driver circuit Discharge circuit Semiconductor switch Resistance Additional resistance First center tap Control input Second center tap Additional resistance Temperature-dependent resistance Additional semiconductor switch Control module Control unit Computer Storage medium Computer program product Method First step Second step Electrical voltage First limit value Second condition Third step Self-test Fourth step Fifth step First condition Prompt to discharge the intermediate circuit capacitor Point in time Ratio Time interval third limit fourth limit seventh step second limit

Claims

33 33
Ansprüche Verfahren (100) zum Betrieb eines Aggregats (12) eines Kraftfahrzeugs (2), insbesondere elektromotorischer Kältemittelverdichter, welches einen Zwischenkreiskondensator (58), einen bürstenlosen Gleichstrommotor (28) und einen dazwischen geschalteten Umrichter (62) aufweist, wobei parallel zu dem Zwischenkreiskondensator (58) eine Entladeschaltung (70) geschaltet ist, bei welchem Claims Method (100) for operating an assembly (12) of a motor vehicle (2), in particular an electric motor refrigerant compressor, which has an intermediate circuit capacitor (58), a brushless direct current motor (28) and a converter (62) connected in between, with parallel to the intermediate circuit capacitor (58) a discharge circuit (70) is connected, in which
- als eine erste Bedingung (118) überprüft wird, ob eine Aufforderung (120) zur Entladung des Zwischenkreiskondensators (58) vorliegt, und- It is checked as a first condition (118) whether there is a request (120) to discharge the intermediate circuit capacitor (58), and
- in Abhängigkeit einer zweiten Bedingung (108) der Zwischenkreiskondensator (58) über die Entladeschaltung (70) oder den Gleichstrommotor (28) entladen wird. Verfahren (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bedingung (108) anhand eines Selbsttests (112) generiert wird. Verfahren (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein über die Entladeschaltung (70) geführter elektrischer Strom erfasst und hieraus die zweite Bedingung (108) generiert wird. Verfahren (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbsttest (112) durchgeführt wird, wenn eine an dem Zwischenkreiskondensator (54) anliegende elektrische Spannung einen ersten Grenzwert (106) überschreitet. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, 34 dass der Selbsttest (112) durchgeführt wird, wenn eine Aufforderung zum Betrieb des Gleichstrommotors (28) vorliegt und die zweite Bedingung (108) noch nicht generiert wurde. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Entladung über den Gleichstrommotor (28) der Umrichter (62) derart angesteuert wird, dass die elektrischen Phasen (66) des Gleichstrommotors (28) stromführend sind, wobei eine Rotationsbewegung des Gleichstrommotors (28) unterbleibt. Verfahren (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrommotor (28) mit einem elektrischen Strom beaufschlagt wird, der zu einer Drehzahl oberhalb eines zweiten Grenzwerts (134) korrespondiert. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Zwischenkreiskondensator (58) anliegende elektrische Spannung (105) zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten (122) erfasst und hieraus die Aufforderung (120) zur Entladung des Zwischenkreiskondensators (58) abgeleitet wird. Verfahren (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten anliegenden elektrischen Spannungen (105) zueinander in ein Verhältnis (124) gesetzt und mit einem dritten Grenzwert (128) verglichen wird, wobei die Aufforderung (120) zur Entladung des Zwischenkreiskondensators (58) in Abhängigkeit des Vergleichs generiert wird. Verfahren (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die anliegende elektrische Spannung (105) mehrmals zu jeweils zwei unterschiedlichen Zeitpunkten (122) erfasst und diese jeweils zueinander in das Verhältnis (124) gesetzt werden, wobei der Zeitabstand (126) zwischen den Zeitpunkten (122) konstant ist, und wobei die Aufforderung (120) zur Entladung des Zwischenkreiskondensators (58) generiert wird, wenn sich die Verhältnisse (125) um weniger als einen vierten Grenzwert (130) von dem dritten Grenzwert (128) unterscheiden. Aggregat (12) eines Kraftfahrzeugs (2), insbesondere elektromotorischer Kältemittelverdichter, welches einen Zwischenkreiskondensator (58), einen bürstenlosen Gleichstrommotor (28) und einen dazwischen geschalteten Umrichter (62) aufweist, wobei parallel zu dem Zwischenkreiskondensator (58) eine Entladeschaltung (70) geschaltet ist, und welches gemäß einem Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 betrieben ist. Computerprogrammprodukt (98), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer (94) diesen veranlassen, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen. - Depending on a second condition (108), the intermediate circuit capacitor (58) is discharged via the discharge circuit (70) or the DC motor (28). Method (100) according to Claim 1, characterized in that the second condition (108) is generated using a self-test (112). Method (100) according to Claim 2, characterized in that an electric current conducted via the discharge circuit (70) is detected and the second condition (108) is generated therefrom. Method (100) according to Claim 2 or 3, characterized in that the self-test (112) is carried out when an electrical voltage present at the intermediate circuit capacitor (54) exceeds a first limit value (106). Method (100) according to one of Claims 2 to 4, characterized in that 34 that the self-test (112) is carried out when there is a request to operate the DC motor (28) and the second condition (108) has not yet been generated. Method (100) according to one of Claims 1 to 5, characterized in that when there is a discharge via the DC motor (28), the converter (62) is controlled in such a way that the electrical phases (66) of the DC motor (28) are live, with a rotational movement of the DC motor (28) is omitted. Method (100) according to Claim 6, characterized in that the DC motor (28) is supplied with an electric current which corresponds to a speed above a second limit value (134). Method (100) according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the electrical voltage (105) present at the intermediate circuit capacitor (58) is detected at two different points in time (122) and the request (120) to discharge the intermediate circuit capacitor (58 ) is derived. Method (100) according to Claim 8, characterized in that the detected electrical voltages (105) present are set in a ratio (124) to one another and compared with a third limit value (128), the request (120) for discharging the intermediate circuit capacitor ( 58) is generated depending on the comparison. Method (100) according to Claim 9, characterized in that that the applied electrical voltage (105) is detected several times at two different points in time (122) and these are set in the ratio (124) to one another, the time interval (126) between the points in time (122) being constant, and the request (120) for discharging the intermediate circuit capacitor (58) is generated when the ratios (125) differ by less than a fourth limit value (130) from the third limit value (128). Unit (12) of a motor vehicle (2), in particular an electric motor refrigerant compressor, which has an intermediate circuit capacitor (58), a brushless direct current motor (28) and a converter (62) connected in between, a discharge circuit (70) being connected in parallel with the intermediate circuit capacitor (58). switched, and which is operated according to a method (100) according to any one of claims 1 to 10. A computer program product (98) comprising instructions which, when the program is executed by a computer (94), cause it to carry out the method (100) according to any one of claims 1 to 10.
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