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DE102015003446A1 - Supply of a motor vehicle with voltage test - Google Patents

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DE102015003446A1
DE102015003446A1 DE102015003446.4A DE102015003446A DE102015003446A1 DE 102015003446 A1 DE102015003446 A1 DE 102015003446A1 DE 102015003446 A DE102015003446 A DE 102015003446A DE 102015003446 A1 DE102015003446 A1 DE 102015003446A1
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DE
Germany
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voltage
voltage system
power converter
switching element
motor vehicle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102015003446.4A
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German (de)
Inventor
Martin Schäffler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Abstract

Zur Überprüfung beschädigter Komponenten eines Stromrichters eines Versorgungssystems für ein Kraftfahrzeug, welches außerdem ein Hochvoltsystem, das an den Stromrichter (14) angeschlossen ist, aufweist, wird eine weiterentwickelte Versorgungsvorrichtung bereitgestellt. Diese besitzt eine Schutzeinrichtung (20), die an das Hochvoltsystem (12) angeschlossen ist und in einen Offenzustand schaltbar ist, in welchem eine Eingangsklemme des Hochvoltsystems (12) stromlos geschaltet ist. Das Hochvoltsystem (12) weist einen Spannungssensor (22) auf, mit dem eine Spannung in dem Hochvoltsystem (12) messbar ist. Eine integrierte Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, gleichzeitig das mindestens eine Schaltelement (S1, S2) des Stromrichters (14) zu schließen, die Schutzeinrichtung (20) in den Offenzustand zu schalten und mit dem Spannungssensor (22) die Spannung zu messen.In order to check damaged components of a converter of a supply system for a motor vehicle, which also has a high-voltage system connected to the converter (14), a further developed supply device is provided. This has a protective device (20) which is connected to the high-voltage system (12) and can be switched to an open state in which an input terminal of the high-voltage system (12) is de-energized. The high-voltage system (12) has a voltage sensor (22) with which a voltage in the high-voltage system (12) can be measured. An integrated control device is designed to simultaneously close the at least one switching element (S1, S2) of the power converter (14), to switch the protective device (20) into the open state and to measure the voltage with the voltage sensor (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Versorgungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Stromrichter, der mindestens ein Schaltelement aufweist, und einem Hochvoltsystem, das an den Stromrichter angeschlossen ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Versorgungsvorrichtung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a supply device for a motor vehicle with a power converter which has at least one switching element, and a high-voltage system which is connected to the power converter. Moreover, the present invention relates to a motor vehicle with such a supply device. Furthermore, the present invention relates to a method for operating a motor vehicle.

Hochvoltsysteme von Kraftfahrzeugen werden in der Regel über eine Hochvoltbatterie mit elektrischer Energie versorgt. Die Hochvoltbatterie ist üblicherweise über Schütze oder Relais mit dem Hochvoltsystem elektrisch koppelbar. Nach einer Trennung des Hochvoltsystems von der Hochvoltbatterie, beispielsweise aufgrund eines Fehlers in dem Hochvoltsystem, ist es jedoch in der Regel nach wie vor möglich, elektrische Energie über eine weitere Spannungs- bzw. Stromquelle in das Hochvoltsystem einzuspeisen. Eine solche Spannungs- bzw. Stromquelle kann beispielsweise eine elektrische Maschine, insbesondere eine Drehstrommaschine, z. B. Antriebsmotor, sein, welche Energie über eine Drehbewegung der elektrischen Maschine erzeugt. Bei einer im Getriebe angebrachten elektrischen Maschine kann diese Drehbewegung bzw. Rotation beispielsweise von einem konventionellen Antrieb des Kraftfahrzeugs erzeugt werden.High-voltage systems of motor vehicles are usually powered by a high-voltage battery with electrical energy. The high-voltage battery is usually electrically coupled via contactors or relays with the high-voltage system. After a separation of the high-voltage system from the high-voltage battery, for example, due to a fault in the high-voltage system, but it is still possible to feed electrical energy via another voltage or current source in the high-voltage system in the rule. Such a voltage or current source can, for example, an electrical machine, in particular a three-phase machine, for. B. drive motor, which generates energy via a rotational movement of the electric machine. In an electric machine mounted in the transmission, this rotational movement or rotation can be generated, for example, by a conventional drive of the motor vehicle.

Das Hochvoltsystem bzw. ein Hochvolt-Zwischenkreis wird also in Hybrid- und Elektrofahrzeugen mittels Vorladeschaltung durch Schütze oder Relais auf das Hochvoltbatteriespannungsniveau angehoben. Sind die Schütze geöffnet, liegt keine Hochvolt-Spannung im Zwischenkreis an, es sei denn, die Inverter-Leistungselektronik wird in den generatorischen Betrieb kommandiert. Beim sogenannten „Fahren mit offenen Schützen” wird Leistung bzw. der Energieeintrag der elektrischen Maschine in der Leistungselektronik von Wechselspannung in Gleichspannung gewandelt und die Spannung im DC-Zwischenkreis steht wieder an.The high-voltage system or a high-voltage DC link is thus raised in hybrid and electric vehicles by means of precharge by contactors or relays on the high-voltage battery voltage level. If the contactors are open, there is no high-voltage voltage in the DC link, unless the inverter power electronics are commanded to operate in generator mode. In the so-called "driving with open contactors" power or the energy input of the electric machine in the power electronics is converted from AC voltage to DC voltage and the voltage in the DC link is back on.

Bei aktivem Kurzschluss des Stromrichters bzw. der Leistungselektronik werden die Wicklungen der elektrischen Maschine über die Schaltelemente (meist IGBTs) der Leistungselektronik kurzgeschlossen. Die kurzgeschlossene elektrische Maschine erzeugt einen hohen Kurzschlussstrom im Bereich kleiner bis hoher Drehzahlen. Der Kurzschlussstrom zirkuliert zwischen den Phasen U, V und W und steht bei Synchronmaschinen sofort an, sobald diese in Rotation gesetzt werden. Eine Spannung im Hochvolt-Gleichspannungszwischenkreis wird dabei nicht erzeugt. Ist nun allerdings eine Transistorstufe z. B. der Phase U geschädigt (z. B. Verlust der Bonddrähte am IGBT), so wird zwar der 3-Phasen Kurzschluss über die Leistungselektronik eingeleitet, tatsächlich erfolgt aber nur ein 1-Phasen- oder 2-Phasen Kurzschluss. Von der geschädigten Transistorstufe bzw. deren Freilaufdiode wird dann eine entsprechende Spannung in den Gleichspannungszwischenkreis eingeleitet.When the power converter or the power electronics are short-circuited, the windings of the electrical machine are short-circuited via the switching elements (usually IGBTs) of the power electronics. The short-circuited electrical machine generates a high short-circuit current in the range from low to high speeds. The short-circuit current circulates between the phases U, V and W and is immediately applied to synchronous machines as soon as they are set in rotation. A voltage in the high-voltage DC link is not generated. However, if a transistor stage z. If, for example, the phase U is damaged (eg loss of the bonding wires on the IGBT), then the 3-phase short circuit is initiated via the power electronics, but in fact only a 1-phase or 2-phase short circuit occurs. From the damaged transistor stage or the freewheeling diode, a corresponding voltage is then introduced into the DC intermediate circuit.

Aus der Patentschrift US 7 612 576 B1 ist ein Verfahren zum Detektieren eines Inverterfehlers in einem Hochvoltversorgungssystem für eine elektrische Maschine bekannt. Ein Spannungssensor dient zum Detektieren eines Isolationsfehlers. Wenn alle Leistungsschalter zum Öffnen angesteuert werden kann entsprechend ein geschlossener Schalter identifiziert werden.From the patent US Pat. No. 7 612 576 B1 For example, a method for detecting an inverter fault in a high-voltage power supply system for an electric machine is known. A voltage sensor is used to detect an insulation fault. If all circuit breakers can be controlled to open, a closed switch can be identified accordingly.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Funktionsfähigkeit einer Versorgungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug besser überwachen zu können. Es soll eine entsprechende Versorgungsvorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren bereitgestellt werden.The object of the present invention is to better monitor the functionality of a supply device for a motor vehicle. It should be provided a corresponding supply device and a corresponding method.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention this object is achieved by a supply device according to claim 1 and a method according to claim 6. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Es wird also erfindungsgemäß bereitgestellt eine Versorgungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit

  • – einem Stromrichter, der mindestens ein Schaltelement aufweist, und
  • – einem Hochvoltsystem, das an den Stromrichter angeschlossen ist, wobei
  • – eine Schutzeinrichtung an das Hochvoltsystem angeschlossen ist, die in einen Offenzustand schaltbar ist, in welchem eine Eingangsklemme des Hochvoltsystem stromlos geschaltet ist,
  • – das Hochvoltsystem einen Spannungssensor aufweist, mit dem eine Spannung in dem Hochvoltsystem messbar ist,
  • – eine Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, gleichzeitig
  • – das mindestens eine Schaltelement des Stromrichters zu schliefen,
  • – die Schutzeinrichtung in den Offenzustand zu schalten und
  • – mit dem Spannungssensor die Spannung zu messen.
It is thus provided according to the invention with a supply device for a motor vehicle
  • - A power converter, which has at least one switching element, and
  • - A high-voltage system, which is connected to the power converter, wherein
  • - A protective device is connected to the high-voltage system, which can be switched to an open state is, in which an input terminal of the high-voltage system is de-energized,
  • The high-voltage system has a voltage sensor with which a voltage in the high-voltage system can be measured,
  • - A control device is designed to simultaneously
  • To sleep the at least one switching element of the power converter,
  • - to switch the protective device into the open state and
  • - Measure the voltage with the voltage sensor.

Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das einen Stromrichter, der mindestens ein Schaltelement aufweist, und ein Hochvoltsystem, das an den Stromrichter angeschlossen ist, sowie eine Schutzeinrichtung, die an das Hochvoltsystem angeschlossen und die in einen Offenzustand schaltbar ist, in welchem eine Eingangsklemme des Hochvoltsystem stromlos geschaltet ist, wobei das Hochvoltsystem einen Spannungssensor aufweist, mit dem eine Spannung in dem Hochvoltsystem messbar ist,
durch gleichzeitiges Ausführen der Schritte:

  • – Schließen des mindestens eine Schaltelements des Stromrichters,
  • – Schalten der Schutzeinrichtung in den Offenzustand und
  • – Messen der Spannung mit dem Spannungssensor.
In addition, the invention provides a method for operating a motor vehicle, comprising a power converter, which has at least one switching element, and a high-voltage system, which is connected to the power converter, and a protective device which is connected to the high-voltage system and which is switchable to an open state, in which an input terminal of the high-voltage system is de-energized, the high-voltage system having a voltage sensor with which a voltage in the high-voltage system can be measured,
by simultaneously performing the steps:
  • Closing the at least one switching element of the power converter,
  • - Switch the protective device in the open state and
  • - Measuring the voltage with the voltage sensor.

In vorteilhafter Weise wird somit die Spannungssituation der Versorgungsvorrichtung und insbesondere des Hochvoltsystems überwacht. Dabei wird berücksichtigt, dass das Hochvoltsystem einerseits an einen Stromrichter und andererseits an eine Schutzeinrichtung angeschlossen ist. Der Stromrichter dient vorzugsweise zur Ankopplung an einen Motor und die Schutzeinrichtung dient in der Regel zur Kopplung an eine Energiequelle, vorzugsweise eine Hochvoltbatterie. Um nun zumindest indirekt feststellen zu können, ob ein Schaltelement des Stromrichters defekt ist, wird erfindungsgemäß eine Spannung im Hochvoltsystem überwacht. Dazu wird das Schaltelement des Stromrichters so angesteuert, dass es schließt und somit einen Kurzschlussstrom verursacht, so dass keine Spannung auftreten dürfte. Andererseits wird die Schutzeinrichtung geöffnet, so dass auch von dieser Seite her in dem Hochvoltsystem keine Spannung entstehen sollte. Wird nun dennoch eine Spannung im Hochvoltsystem gemessen, so kann davon ausgegangen werden, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Schaltelement des Stromrichters defekt ist.Advantageously, the voltage situation of the supply device and in particular of the high-voltage system is thus monitored. It is considered that the high-voltage system is connected on the one hand to a power converter and on the other hand to a protective device. The power converter is preferably used for coupling to a motor and the protective device is usually used for coupling to an energy source, preferably a high-voltage battery. In order to determine, at least indirectly, whether a switching element of the power converter is defective, a voltage in the high-voltage system is monitored according to the invention. For this purpose, the switching element of the power converter is controlled so that it closes and thus causes a short-circuit current, so that no voltage is likely to occur. On the other hand, the protective device is opened, so that no voltage should arise from this side in the high-voltage system. If, nevertheless, a voltage is measured in the high-voltage system, it can be assumed that a switching element of the power converter is highly defective.

Der Spannungssensor zur Messung der Spannung in dem Hochvoltsystem kann von anderen Komponenten des Hochvoltsystems unabhängig oder Bestandteil einer anderen Komponente des Hochvoltsystems sein. Oft messen einzelne Komponenten des Hochvoltsystems ohnehin die Spannung, so dass zur Überwachung des Schaltelements des Stromrichters auf eine solche Spannung zurückgegriffen werden kann.The voltage sensor for measuring the voltage in the high-voltage system may be independent of other components of the high-voltage system or may be part of another component of the high-voltage system. Often individual components of the high-voltage system measure the voltage anyway, so that can be used to monitor the switching element of the power converter to such a voltage.

In einer Weiterentwicklung kann das Schaltelement ein Transistor mit einer parallel geschalteten Freilaufdiode sein. Insbesondere kann es sich bei dem Transistor um einen IGBT handeln. Derartige Schaltelemente lassen sich mit der oben dargestellten Spannungsmessung gut überwachen.In a further development, the switching element may be a transistor with a parallel-connected freewheeling diode. In particular, the transistor may be an IGBT. Such switching elements can be monitored well with the voltage measurement shown above.

Des Weiteren kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, ein Warnsignal zu erzeugen, wenn die vom Spannungssensor gemessene Spannung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Es wird also in dem Hochvoltsystem eine kritische Spannung gemessen, die ein Zeichen dafür ist, dass das Schaltelement des Stromrichters defekt ist. Ein solcher kritischer Zustand sollte verhindert oder zumindest so rasch wie möglich behoben werden. Dazu wird das Warnsignal ausgegeben, welches entweder automatisch verarbeitet oder zur Generierung einer Mitteilung für den Fahrer des Kraftfahrzeugs herangezogen wird.Furthermore, the control device can be designed to generate a warning signal if the voltage measured by the voltage sensor exceeds a predetermined threshold value. Thus, a critical voltage is measured in the high-voltage system, which is an indication that the switching element of the power converter is defective. Such a critical condition should be prevented or at least remedied as soon as possible. For this purpose, the warning signal is output, which is either automatically processed or used to generate a message for the driver of the motor vehicle.

Wie oben bereits angedeutet wurde, wird vorzugsweise ein Kraftfahrzeug mit der geschilderten Versorgungsvorrichtung ausgestattet, wobei das Kraftfahrzeug zusätzlich eine Spannungsquelle (insbesondere Hochvoltbatterie) und einen Motor aufweist, an die die Versorgungsvorrichtung angeschlossen ist.As already indicated above, a motor vehicle is preferably equipped with the described supply device, the motor vehicle additionally having a voltage source (in particular a high-voltage battery) and a motor to which the supply device is connected.

Die oben geschilderten Merkmale für die Versorgungsvorrichtung können sinngemäß auch für das beanspruchte Verfahren herangezogen werden. In diesem Fall sind entsprechende funktionale Merkmale als Verfahrensmerkmale zu sehen.The above-described features for the supply device can be used mutatis mutandis for the claimed method. In this case, corresponding functional features are to be seen as process features.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Versorgungsvorrichtung zeigt.The present invention will be further explained with reference to the accompanying drawings, which shows a circuit diagram of a drive system for a motor vehicle with a supply device according to the invention.

Die nachfolgend geschilderten Ausführungsformen stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dabei ist zu beachten, dass die einzelnen Merkmale nicht nur in der jeweils geschilderten Merkmalskombination, sondern auch in Alleinstellung oder in anderer technisch sinnvoller Kombination realisiert werden können.The embodiments described below represent preferred embodiments of the present invention. It should be noted that the individual features can be realized not only in the described feature combination, but also in isolation or in other technically meaningful combination.

Die Fig. zeigt eine Antriebsvorrichtung 10 mit einem Hochvoltsystem 12, einem Stromrichter 14 sowie einer Drehstrommaschine 16. Der Stromrichter 14 ist beispielsweise als ein Dreiphasengleichrichter ausgestaltet, welcher drei Halbbrücken HB aufweist. Jede der Halbbrücken HB weist hier eine Serienschaltung von einem ersten Schaltelement S1 und einem zweiten Schaltelement S2 auf, welche beispielsweise als Transistoren mit paralleler Freilaufdiode ausgestaltet sein können. Bei den Transistoren handelt es sich vorzugsweise um IGBTs. Jeweils eine der Halbbrücken HB ist mit jeweils einer Phase U, V, W der Drehstrommaschine 16 elektrisch verbunden.The figure shows a drive device 10 with a high-voltage system 12 , a power converter 14 as well as a three-phase machine 16 , The power converter 14 is designed for example as a three-phase rectifier having three half-bridges HB. Each of the half bridges HB here has a series connection of a first switching element S1 and a second switching element S2, which can be configured, for example, as transistors with a parallel freewheeling diode. The transistors are preferably IGBTs. In each case one of the half bridges HB is in each case one phase U, V, W of the three-phase machine 16 electrically connected.

Außerdem weist die Antriebsvorrichtung 10 hier eine Hochvoltbatterie 18 auf, welche über eine Schutzeinrichtung, welche Relais oder Schütze aufweist, elektrisch mit dem Hochvoltsystem 12 koppelbar ist. In einem Fehlerfall, beispielsweise bei einem Kurzschluss im Hochvoltsystem 12 oder einem defekten Stromrichter kann die Hochvoltbatterie 18 durch Schalten der Schutzeinrichtung 20 in einem Offenzustand galvanisch von dem Hochvoltsystem 12 getrennt werden, um zu verhindern, dass eine von der Hochvoltbatterie 18 bereitgestellte elektrische Energie in das Hochvoltsystem 12 eingespeist wird.In addition, the drive device 10 here a high-voltage battery 18 on, which has a protective device, which relay or contactors, electrically connected to the high-voltage system 12 can be coupled. In the event of a fault, for example a short circuit in the high-voltage system 12 or a defective power converter can the high-voltage battery 18 by switching the protective device 20 in an open state galvanic from the high voltage system 12 be disconnected to prevent one from the high-voltage battery 18 provided electrical energy in the high-voltage system 12 is fed.

Problematisch ist jedoch der Fall, dass eines oder mehrere der Schaltelemente S1, S2 defekt ist und ungewollte über den Stromrichter 14 beispielsweise eine von der Drehstrommaschine 16 erzeugte Spannung in das Hochvoltsystem 12 eingetragen wird. Aus diesem Grund stellt die vorliegende Erfindung in dem Hochvoltsystem 12 einen Spannungssensor 22 bereit, der eine ungewollt hohe Spannung in dem Hochvoltsystem 12 erfasst kann.The problem, however, is the case that one or more of the switching elements S1, S2 is defective and unwanted via the power converter 14 for example, one of the three-phase machine 16 generated voltage in the high-voltage system 12 is registered. For this reason, the present invention provides in the high-voltage system 12 a voltage sensor 22 ready, an unintentionally high voltage in the high-voltage system 12 can detected.

Sobald nun beispielsweise aus Sicherheitsgründen die Antriebsvorrichtung 10 in den aktiven Kurzschluss geschaltet ist, aber aufgrund eines fehlerhaften Schaltelements S1, S2 nur ein 2-Phasen Kurzschluss gestellt wird, steht an der dritten Phase, hier z. B. Phase U, eine Spannung an. Diese ist abhängig von der Drehzahl der elektrischen Maschine, nämlich beispielsweise der Drehstrommaschine 16. Über die Freilaufdiode des defekten Schaltelements des Stromrichters 14 (hier B6 – Brückenschaltung) gelangt somit Spannung in den Hochvolt-Gleichspannungskreis bzw. das Hochvoltsystem 12. Bei geöffneten Schützen, d. h. einer Schutzvorrichtung 20 im Offenzustand, und einem dreiphasigen aktiven Kurzschluss kann bei einer voll funktionstüchtigen Einheit keine Spannung anstehen.Now, for example, for safety reasons, the drive device 10 is connected in the active short circuit, but due to a faulty switching element S1, S2 only a 2-phase short circuit is made, is at the third phase, here z. B. phase U, a voltage. This is dependent on the speed of the electric machine, namely, for example, the three-phase machine 16 , About the freewheeling diode of the defective switching element of the power converter 14 (B6 bridge circuit in this case), voltage thus enters the high-voltage DC circuit or the high-voltage system 12 , With open contactors, ie a protective device 20 in the open state, and a three-phase active short circuit can be present in a fully functional unit no voltage.

Bei einem defekten Schaltelement jedoch (z. B. geschädigte Phase U) steht nun aber eine Zwischenkreisspannung an. Diese kann z. B. über den Spannungssensor 22 (z. b. HV-Sensor) der Leistungselektronik detektiert werden. Ebenfalls kann der Fehler über einen oder mehrere andere Spannungssensoren in dem HV-Netz bzw. Hochvoltsystem 12 detektiert werden. So messen typischerweise Nebenaggregate in dem Hochvoltsystem 12 kontinuierlich die Spannung. Beispielsweise ist dies der Fall bei einem Klimakompressor oder einem HV-Steuergerät.However, in the case of a defective switching element (eg damaged phase U), a DC link voltage is now present. This can, for. B. via the voltage sensor 22 (eg HV sensor) of the power electronics are detected. Also, the fault may be via one or more other voltage sensors in the HV mains or high voltage system 12 be detected. So typically measure ancillaries in the high-voltage system 12 continuously the tension. For example, this is the case with an air conditioning compressor or HV control unit.

Eine in der Fig. der Übersicht halber nicht dargestellte Steuereinrichtung steuert die Schutzeinrichtung 20, das Hochvoltsystem 12 und den Stromrichter 14 so, dass die Schutzeinrichtung 20 in einen Offenzustand geschaltet wird, in dem Stromrichter ein aktiver Kurzschluss eingeleitet wird und mit dem Spannungssensor 22 des Hochvoltsystems 12 eine Spannung im Zwischenkreis bzw. in dem Hochvoltsystem gemessen wird. Die betreffenden Informationen lassen eine Aussage über eine geschädigte Leistungselektronik zu. Wenn nämlich bei geöffneter Schutzeinrichtung 20 und aktivem Kurschluss des Stromrichters eine über einem Schwellwert liegende Spannung gemessen wird, so ist das ein Anzeichen dafür, dass beispielsweise ein Transistor eines der Schaltelemente S1, S2 defekt ist und über die zugehörige Freilaufdiode eine Spannung in das Hochvoltsystem übertragen wird.A control device, not shown in the FIGURE for the sake of clarity, controls the protective device 20 , the high-voltage system 12 and the power converter 14 so that the protective device 20 is switched into an open state, in the converter an active short circuit is initiated and with the voltage sensor 22 of the high-voltage system 12 a voltage in the DC link or in the high-voltage system is measured. The relevant information allows a statement about a damaged power electronics. Namely, when the safety device is open 20 and an active short-circuit of the power converter, a voltage lying above a threshold voltage is measured, this is an indication that, for example, a transistor of the switching elements S1, S2 is defective and a voltage is transmitted to the high-voltage system via the associated freewheeling diode.

Ein Fehler in der Leistungselektronik sollte in einem Fehlerspeicher abgelegt werden. Weiter sollte der Fahrer unverzüglich über ein Bedien-Anzeige-Konzept aufgefordert werden, die nächste Werkstatt anzufahren und die beschädigte Komponente ausbauen zu lassen.A fault in the power electronics should be stored in a fault memory. Furthermore, the driver should immediately be prompted via an operating display concept to drive to the next workshop and have the damaged component removed.

Es kann nicht nur ein einziges Schaltelement des Stromrichters 14 defekt sein, sondern beispielsweise auch zwei. Wird dann der Stromrichter 14 in einen aktiven Kurzschluss geschaltet, weil beispielsweise ein Drehgebersignal verlorengegangen ist, so stellt sich nur ein 1-phasiger Kurzschluss ein. Dieser verhält sich prinzipiell wie der 2-phasige Kurzschluss. Allerdings ist die Spannung noch höher im HV-DC-Kreis bzw. in dem Hochvoltsystem.It can not just a single switching element of the power converter 14 be defective, but for example, two. Will then be the power converter 14 switched into an active short circuit, because, for example, a rotary encoder signal has been lost, so there is only a 1-phase short circuit. This behaves in principle like the 2-phase short circuit. However, the voltage is even higher in the HV-DC circuit or in the high-voltage system.

In vorteilhafter Weise kann durch die Erfindung in einfacher Weise eine beschädigte Komponente des Stromrichters detektiert werden. Somit lassen sich weitere Schäden in dem Hochvoltsystem abwenden.Advantageously, a damaged component of the power converter can be detected by the invention in a simple manner. Thus, further damage in the high-voltage system can be averted.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Antriebsvorrichtungdriving device
1212
HochvoltsystemHigh-voltage system
1414
Stromrichterpower converters
1616
DrehstrommaschinePhase machine
1818
HochvoltbatterieHigh-voltage battery
2020
Schutzeinrichtungguard
2222
Spannungssensorvoltage sensor
HBHB
Halbbrückehalf bridge
S1S1
Schaltelementswitching element
S2S2
Schaltelementswitching element
UU
Phasephase
VV
Phasephase
WW
Phasephase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7612576 B1 [0005] US 7612576 B1 [0005]

Claims (6)

Versorgungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit – einem Stromrichter (14), der mindestens ein Schaltelement (S1, S2) aufweist, und – einem Hochvoltsystem (12), das an den Stromrichter (14) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Schutzeinrichtung (20) an das Hochvoltsystem (12) angeschlossen ist, die in einen Offenzustand schaltbar ist, in welchem eine Eingangsklemme des Hochvoltsystem (12) stromlos geschaltet ist, – das Hochvoltsystem (12) einen Spannungssensor (22) aufweist, mit dem eine Spannung in dem Hochvoltsystem (12) messbar ist, – eine Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, gleichzeitig – das mindestens eine Schaltelement (S1, S2) des Stromrichters (14) zu schließen, – die Schutzeinrichtung (20) in den Offenzustand zu schalten und – mit dem Spannungssensor (22) die Spannung zu messen.Supply device for a motor vehicle, comprising - a power converter ( 14 ), which has at least one switching element (S1, S2), and - a high-voltage system ( 12 ) connected to the power converter ( 14 ), characterized in that - a protective device ( 20 ) to the high-voltage system ( 12 ), which is switchable to an open state, in which an input terminal of the high-voltage system ( 12 ) is de-energized, - the high-voltage system ( 12 ) a voltage sensor ( 22 ), with which a voltage in the high-voltage system ( 12 ) is measurable, - a control device is designed to simultaneously - the at least one switching element (S1, S2) of the power converter ( 14 ), - the protective device ( 20 ) in the open state and - with the voltage sensor ( 22 ) to measure the voltage. Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungssensor (22) von anderen Komponenten des Hochvoltsystems (12) unabhängig oder Bestandteil einer anderen Komponente des Hochvoltsystems (12) ist.Supply device according to claim 1, characterized in that the voltage sensor ( 22 ) of other components of the high-voltage system ( 12 ) independently or as part of another component of the high-voltage system ( 12 ). Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (S1, S2) ein Transistor mit einer parallel geschalteten Freilaufdiode ist.Supply device according to claim 1, characterized in that the switching element (S1, S2) is a transistor with a parallel-connected freewheeling diode. Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, ein Warnsignal zu erzeugen, wenn die vom Spannungssensor (22) gemessene Spannung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.Supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device is adapted to generate a warning signal when the voltage sensor ( 22 ) measured voltage exceeds a predetermined threshold. Kraftfahrzeug mit einer Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die an eine Spannungsquelle (18) und einen Motor (16) angeschlossen ist.Motor vehicle with a supply device according to one of the preceding claims, which is connected to a voltage source ( 18 ) and a motor ( 16 ) connected. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das einen Stromrichter 14), der mindestens ein Schaltelement (S1, S2) aufweist, und ein Hochvoltsystem (12), das an den Stromrichter (14) angeschlossen ist, sowie eine Schutzeinrichtung (20), die an das Hochvoltsystem (12) angeschlossen und die in einen Offenzustand schaltbar ist, in welchem eine Eingangsklemme des Hochvoltsystem (12) stromlos geschaltet ist, wobei das Hochvoltsystem (12) einen Spannungssensor (22) aufweist, mit dem eine Spannung in dem Hochvoltsystem (12) messbar ist, gekennzeichnet durch gleichzeitiges Ausführen der Schritte: – Schließen des mindestens eine Schaltelements (S1, S2) des Stromrichters (14), – Schalten der Schutzeinrichtung (20) in den Offenzustand und – Messen der Spannung mit dem Spannungssensor (22).Method for operating a motor vehicle, which is a power converter 14 ), which has at least one switching element (S1, S2), and a high-voltage system ( 12 ) connected to the power converter ( 14 ) is connected, as well as a protective device ( 20 ) connected to the high-voltage system ( 12 ) and which is switchable to an open state, in which an input terminal of the high-voltage system ( 12 ) is de-energized, the high-voltage system ( 12 ) a voltage sensor ( 22 ), with which a voltage in the high-voltage system ( 12 ) is measurable, characterized by simultaneously performing the steps: - closing the at least one switching element (S1, S2) of the power converter ( 14 ), - switching the protective device ( 20 ) in the open state and - measuring the voltage with the voltage sensor ( 22 ).
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