DE102016226249A1 - Method for operating an active bridge rectifier in a motor vehicle and means for its implementation - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines aktiven Brückengleichrichters, der über Phasenanschlüsse (U-Y) mit einer generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine (20) in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs verbunden ist und Gleichspannungsanschlüsse (B+, B-) aufweist, wobei in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (20) eine Spannung (UA, UB) zwischen den Gleichspannungsanschlüssen (B+, B-) ausgewertet wird, wobei ein Phasenkurzschluss zwischen einer ersten Gruppe der Phasenanschlüsse (U-Y) eingeleitet wird, sobald die Spannung (UA, UB) einen für die erste Gruppe definierten ersten Schwellwert (UH1) überschritten hat und danach eine erste Totzeit (D1) verstrichen ist, der Phasenkurzschluss zwischen der ersten Gruppe der Phasenan-schlüsse (U-Y) so lange beibehalten wird, so lange die Spannung (UA, UB) einen für die erste Gruppe definierten zweiten Schwellwert (UL1) nicht unterschritten hat und danach die erste Totzeit (D1) oder eine weitere Totzeit noch nicht verstrichen ist, ein Phasenkurzschluss zwischen einer zweiten Gruppe der Phasenan-schlüsse (U-Y) eingeleitet wird, sobald die Spannung (UA, UB) einen für die zweite Gruppe definierten ersten Schwellwert (UH2) überschritten hat und danach eine zweite Totzeit (D2) verstrichen ist, der Phasenkurzschluss zwischen der zweiten Gruppe der Phasenan-schlüsse (U-Y) so lange beibehalten wird, so lange die Spannung (UA, UB) einen für die zweite Gruppe definierten zweiten Schwellwert (UL2) nicht unterschritten hat und danach die zweite Totzeit (D2) oder eine weitere Totzeit noch nicht verstrichen ist, wobei der für die erste Gruppe definierte erste Schwellwert (UH1) oberhalb des für die zweite Gruppe definierten ersten Schwellwerts (UH2) liegt, und wobei die erste Totzeit kürzer als die erste Totzeit ist. Mittel zur Implementierung des Verfahrens sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The invention relates to a method for operating an active bridge rectifier, which is connected via phase terminals (UY) with a generator-operable electric machine (20) in a vehicle electrical system of a motor vehicle and DC voltage terminals (B +, B-), wherein in a regenerative operation of the electric Machine (20) a voltage (UA, UB) between the DC voltage terminals (B +, B-) is evaluated, wherein a phase short between a first group of the phase terminals (UY) is initiated when the voltage (UA, UB) one for the first Group defined first threshold (UH1) has exceeded and after a first dead time (D1) has elapsed, the phase short circuit between the first group of the phase terminals (UY) is maintained as long as the voltage (UA, UB) one for the first group defined second threshold (UL1) has not fallen below and then the first dead time (D1) or another To t time has not yet elapsed, a phase short circuit between a second group of the phase connections (UY) is initiated as soon as the voltage (UA, UB) has exceeded a defined for the second group first threshold (UH2) and then a second dead time (D2 ) has elapsed, the phase short circuit between the second group of the phase terminals (UY) is maintained as long as the voltage (UA, UB) has not fallen below a second threshold (UL2) defined for the second group and then the second dead time (D2) or another dead time has not yet elapsed, wherein the first threshold (UH1) defined for the first group is above the first threshold (UH2) defined for the second group, and wherein the first dead time is shorter than the first dead time. Means for implementing the method are also the subject of the present invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines aktiven Brückengleichrichters sowie Mittel zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for operating an active bridge rectifier and means for carrying it out.

Stand der TechnikState of the art

Zur Speisung von Gleichstromsystemen aus Drehstromsystemen (z.B. aus dem öffentlichen Drehstromnetz) werden typischerweise Gleichrichter verwendet, die in Brückenschaltung aufgebaut sind. Als Gleichrichterelemente dienen herkömmlicherweise Dioden. Entsprechende Gleichrichter werden auch als passive (Brücken-)Gleichrichter bezeichnet. Die Dioden eines passiven Brückengleichrichters benötigen keine Ansteuerschaltung, da sie selbstständig zum richtigen Zeitpunkt in den leitenden oder sperrenden Zustand übergehen.For feeding DC systems from three-phase systems (e.g., from the three-phase public grid), rectifiers constructed in bridge connection are typically used. Conventionally, diodes are used as rectifier elements. Corresponding rectifiers are also referred to as passive (bridge) rectifiers. The diodes of a passive bridge rectifier do not require a drive circuit, because they automatically go into the conductive or blocking state at the right time.

In Kraftfahrzeugen wird typischerweise mittels einer elektrischen Maschine Drehstrom erzeugt. Beispielsweise können in diesem Zusammenhang Klauenpolgeneratoren zum Einsatz kommen. Vereinfacht wird eine entsprechende elektrische Maschine nachfolgend auch als Generator bezeichnet, obwohl auch ein motorischer Betrieb vorgesehen kann, beispielsweise bei einem sogenannten Startergenerator. Die Erfindung eignet sich beispielsweise für Generatoren in Klauenpolbauweise, aber auch für elektrische Maschinen anderer Bauart.In motor vehicles, three-phase current is typically generated by means of an electric machine. For example, claw pole generators can be used in this context. Simplified, a corresponding electric machine is also referred to below as a generator, although a motor operation may also be provided, for example in the case of a so-called starter generator. The invention is suitable, for example, for claw-pole-type generators, but also for electrical machines of a different type.

Herkömmlicherweise ist auch einer elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug ein passiver Brückengleichrichter zugeordnet. Je nach der Phasenzahl der zugehörigen elektrischen Maschine ist dieser beispielsweise in sechs- oder zehnpulsiger Ausführung vorgesehen.Conventionally, an electrical machine in a motor vehicle is associated with a passive bridge rectifier. Depending on the number of phases of the associated electric machine this is provided, for example, in six or tenpulsiger execution.

Passive Gleichrichter besitzen eine durch die Dioden und den Ausgangsstrom vorgegebene, beträchtliche Verlustleistung. Durch schaltungstechnische Maßnahmen (z.B. Parallelschalten von Dioden) lässt sich diese nur unwesentlich verkleinern. Anstelle eines passiven Brückengleichrichters kann daher zur Reduzierung der Verlustleistung ein aktiver Brückengleichrichter eingesetzt werden. Bei diesem sind die Dioden durch aktive Schalter (z.B. MOS-Transistoren) ersetzt.Passive rectifiers have considerable power dissipation dictated by the diodes and output current. By means of circuitry measures (for example, parallel connection of diodes), these can only be marginally reduced. Instead of a passive bridge rectifier can therefore be used to reduce the power loss, an active bridge rectifier. In this case, the diodes are replaced by active switches (e.g., MOS transistors).

Aktive (ansteuerbare) Brückengleichrichter sind allgemein bekannt und können mit unterschiedlichen, ansteuerbaren Schaltelementen versehen sein. Nachfolgend werden die gleichrichtenden Schaltelemente eines entsprechenden aktiven Brückengleichrichters vereinfacht als Halbleiterstromventile bezeichnet, wobei sich versteht, dass diese Halbleiterstromventile ansteuerbar sind, d.h. durch ein Ansteuersignal von einem nichtleitenden in einen leitenden Zustand überführt werden können und umgekehrt. Es handelt sich bei Halbleiterstromventilen insbesondere um Transistoren, beispielsweise um MOS-Transistoren. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen im Betrieb entsprechender aktiver Brückengleichrichter. Ist daher nachfolgend vereinfacht von einem Gleichrichter die Rede, sei hierunter ein aktiver Brückengleichrichter verstanden.Active (controllable) bridge rectifiers are well known and can be provided with different, controllable switching elements. Hereinafter, the rectifying switching elements of a corresponding active bridge rectifier will be referred to simply as semiconductor current valves, it being understood that these semiconductor current valves are controllable, i. can be converted from a non-conductive to a conductive state by a drive signal and vice versa. In particular, semiconductor current valves are transistors, for example MOS transistors. The present invention relates to improvements in the operation of corresponding active bridge rectifiers. Is therefore below simplified by a rectifier the speech, this is an active bridge rectifier understood.

Weil Generatoren der erläuterten Art häufig eine hohe Induktivität im Erregerfeld und damit eine hohe Zeitkonstante in der Regelung besitzen, müssen Schutzstrategien eingesetzt werden, die bei Lastabwürfen oder Lastabschaltungen (nachfolgend wird für beide Fälle der Begriff Lastabwurf, engl. Load Dump, verwendet) negative Effekte verhindern. Bei einem Lastabwurf handelt es sich um ein Ereignis, bei dem sich bei hoch erregter Maschine und einem entsprechend hohen abgegebenem Strom die Last am Generator bzw. dem zugehörigen Gleichrichter schlagartig verringert und nicht durch kapazitiv wirkende Elemente im Bordnetz, beispielsweise durch eine Batterie, abgefangen werden kann.Because generators of the type explained often have a high inductance in the exciter field and thus a high time constant in the control, protection strategies must be used which have negative effects in case of load shedding or load shedding (the term "load dump" is used in both cases below) prevent. When a load shed is an event in which the load on the generator or the associated rectifier abruptly reduced at highly excited machine and a correspondingly high output current and are not intercepted by capacitive elements in the electrical system, for example by a battery can.

Aufgrund der Induktivität des Erregerfeldes ändert sich der Generatorausgangsstrom langsamer als der Laststrom, sodass der Generator für eine Dauer von bis zu ca. 300 bis 500 Millisekunden mehr Energie ins Bordnetz liefert als dieses abzunehmen in der Lage ist. Die überschüssige Energie kann in einem (passiven) Brückengleichrichter umgesetzt werden, so dass elektrische Komponenten, die mit dem Generator bzw. dem zugehörigen Gleichrichter verbunden sind, vor Schädigung durch Überspannung geschützt sind.Due to the inductance of the exciter field, the generator output current changes slower than the load current, so that the generator delivers more energy into the electrical system for a period of up to about 300 to 500 milliseconds than this is able to decrease. The excess energy can be converted into a (passive) bridge rectifier, so that electrical components that are connected to the generator or the associated rectifier are protected against damage by overvoltage.

Herkömmliche, passive Brückengleichrichter sind zu diesem Zweck i.d.R. mit Leistungs-Zenerdioden als Gleichrichterelementen versehen, die die überschüssige Energie in Wärme umsetzen können und auftretende Überspannungen klammern. Entsprechende Dioden bieten eine ausreichend gute Aufbau- und Verbindungstechnik mit einer flächendeckenden thermischen Anbindung. Da nach derzeitigem Stand der Technik die Umsetzung der Verlustenergie in Wärme bei Halbleiterstromventilen wie MOS-Transistoren nicht in dem Maße möglich ist wie bei den erwähnten Dioden, müssen für die Bewältigung von Lastabwürfen in aktiven Brückengleichrichtern andere Maßnahmen ergriffen werden, um zur Verhinderung von Schäden die überschüssige Generatorleistung abzufangen und Überspannungen zu begrenzen.Conventional passive bridge rectifiers are usually provided with power zener diodes as rectifier elements for this purpose, which can convert the excess energy into heat and cling overvoltages occurring. Corresponding diodes offer sufficiently good assembly and connection technology with a comprehensive thermal connection. As in the current state of the art, the implementation of the energy loss in heat in semiconductor flow valves such as MOS transistors not in the Measurements are possible as in the mentioned diodes, other measures must be taken to cope with load shedding in active bridge rectifiers to intercept the excess generator power to prevent damage and to limit overvoltages.

Nach einem Lastabwurf können dabei sämtliche Halbleiterstromventile eines Gleichrichterzweigs kurzgeschlossen werden. Auf diese Weise werden die Generatorphasen, die mit den entsprechenden Halbleiterstromventilen verbunden sind, kurzgeschlossen. Diese Maßnahme bzw. dieser Zustand wird daher nachfolgend auch als Phasenkurzschluss bezeichnet. Entsprechende Phasenkurzschlüsse werden herkömmlicherweise derart geschaltet, dass die Ausgangsspannung des Gleichrichters ein definiertes Spannungsband nicht verlässt. Mit anderen Worten wird bei der Überschreitung eines oberen Spannungsschwellwerts ein Phasenkurzschluss durch gleichzeitiges Ansteuern der Halbleiterstromventile des entsprechenden Zweigs eingeleitet und bei Unterschreiten eines unteren Spannungsschwellwerts durch Beendigung der gleichzeitigen Ansteuerung und Übergang in die reguläre Gleichrichtung wieder aufgehoben.After a load shedding all semiconductor current valves of a rectifier branch can be short-circuited. In this way, the generator phases, which are connected to the corresponding semiconductor current valves, shorted. This measure or state is therefore hereinafter also referred to as phase short circuit. Corresponding phase shorts are conventionally switched such that the output voltage of the rectifier does not leave a defined voltage band. In other words, when an upper voltage threshold value is exceeded, a phase short circuit is initiated by simultaneous driving of the semiconductor current valves of the corresponding branch and canceled when a lower voltage threshold value is exceeded by terminating the simultaneous activation and transition to the regular rectification.

Zur Vermeidung einer ungewollten Aktivierung und Deaktivierung des Phasenkurzschlusses, beispielsweise aufgrund von kurzzeitigen positiven und negativen Spannungsspitzen an den Gleichspannungsausgängen des Gleichrichters, wird üblicherweise im Rahmen eines entsprechenden Verfahrens eine Filterung oder ein Totzeitglied verwendet. Die Phasenkurzschlüsse werden daher erst dann eingeleitet oder aufgehoben, wenn die Ausgangsspannung des Gleichrichters eine vorbestimmte Zeit oberhalb des oberen bzw. unterhalb des unteren Schwellwerts liegt. Nachfolgend wird ein entsprechendes Vorgehen damit umschrieben, dass eine Tot- oder Filterzeit verwendet wird. Die konkrete Ausgestaltung, beispielsweise mittels Totzeiten oder der Verwendung entsprechend parametrierter Filter, ist nicht relevant. Ein solches Vorgehen kann jedoch in bestimmten Fällen von Lastabwürfen, wie auch nachfolgend noch erläutert, nachteilig sein.To avoid an unwanted activation and deactivation of the phase short circuit, for example due to short-term positive and negative voltage peaks at the DC voltage outputs of the rectifier, a filtering or a dead time element is usually used in the context of a corresponding method. The phase shorts are therefore only initiated or canceled when the output voltage of the rectifier is a predetermined time above the upper or below the lower threshold. In the following, a corresponding procedure is described by using a dead time or filter time. The specific design, for example by means of dead times or the use of appropriately parameterized filters, is not relevant. However, such a procedure may be disadvantageous in certain cases of load shedding, as also explained below.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Bewältigung von Lastabwürfen, und damit zur Ansteuerung aktiver Brückengleichrichter, zu verbessern.The present invention therefore has as its object to improve known from the prior art method for dealing with load drops, and thus for driving active bridge rectifier.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben eines aktiven Brückengleichrichters sowie Mittel zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for operating an active bridge rectifier and means for carrying it out with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Wie auch unter Bezugnahme auf die 2 noch ausführlich erläutert, kann ein Lastabwurf durch einen Unterbrechung eines Kabels am oder nahe dem positiven Gleichspannungsanschluss des Gleichrichters (nachfolgend auch als Kabelabriss bzw. Fall A bezeichnet) oder aber durch eine Abschaltung eines Verbrauchers oder eine entsprechende Unterbrechung in gewisser Distanz zum Gleichrichter (nachfolgend auch als Fall B bezeichnet) auftreten. Im ersteren Fall sind typischerweise keine oder nur geringe Kapazitäten, beispielsweise in Form von Kabeln, mehr an den positiven Gleichspannungsanschluss des Gleichrichters angebunden, im letzteren Fall hingegen schon.As with reference to the 2 explained in detail, a load shedding by a cable interruption at or near the positive DC voltage terminal of the rectifier (hereinafter referred to as cable break or case A) or by a shutdown of a consumer or a corresponding interruption at a distance to the rectifier (hereinafter as Case B) occur. In the former case are typically no or only small capacity, for example in the form of cables, more connected to the positive DC voltage terminal of the rectifier, in the latter case, however, already.

Bei einem Kabelabriss, d.h. Fall A, steigt die Spannung am positiven Gleichspannungsanschluss, wie auch unter Bezugnahme auf die 3A erläutert, wegen des Fehlens nennenswerter Kapazitäten sehr rasch stark an. Wird im Rahmen der eingangs erläuterten Spannungsauswertung eine Tot- bzw. Filterzeit verwendet, wird während dieser der Phasenkurzschluss noch nicht eingeleitet. Bis zur Einleitung des Phasenkurzschlusses muss die die Spannung daher durch eine zusätzliche lineare Klammerung oder den Durchbruch der Halbleiterstromventile des aktiven Gleichrichters (diese weisen typischerweise ein entsprechendes Verhalten auf) mit hohen Verlustleistungen begrenzt werden. Die Verwendung einer entsprechenden Tot- bzw. Filterzeit ist daher hier nachteilig. In Fall B ist die Verwendung einer Totzeit bzw. eines Filters im Gegensatz zu Fall A weniger nachteilig, da die Spannung aufgrund der hier noch vorhandenen Kapazitäten vor der Einleitung des Phasenkurzschlusses langsamer ansteigt.In a cable break, ie case A, the voltage at the positive DC voltage terminal increases, as with reference to the 3A explains very quickly because of the lack of significant capacity. If, in the context of the voltage evaluation explained above, a dead time or filter time is used, the phase short circuit is not yet initiated during this time. Therefore, until the phase short circuit is initiated, the voltage must be limited with high power dissipation by additional linear clamping or the breakdown of the semiconductor current valves of the active rectifier (these typically have a corresponding behavior). The use of a corresponding dead or filter time is therefore disadvantageous here. In case B, the use of a dead time or a filter is less disadvantageous in contrast to case A, since the voltage increases more slowly due to the remaining capacity before the introduction of the phase short circuit.

Typischerweise sind an den positiven und den negativen Gleichspannungsanschluss des Gleichrichters jeweils Leitungsabschnitte von beispielweise ca. 1,5 Metern und einem Kabelquerschnitt von beispielsweise ca. 25 Quadratmillimetern angeschlossen. Diese Leitungsabschnitte sind jeweils mit den Anschlüssen eines Kondensators an einem Fremdstartstützpunkt verbunden. Erfolgt nun eine Lastabschaltung jenseits des Leitungsabschnitts am positiven Gleichspannungsanschluss, d.h. liegt Fall B vor, und wird dieser durch repetitive Phasenkurzschlüsse im Gleichrichter beantwortet, kommt in diesem Leitungsabschnitt zu schnellen Stromänderungen, da der Generatorstrom abwechselnd nach Masse bzw. in Richtung des Kondensators am Fremdstartstützpunkt abgegeben wird. Diese Stromänderungen erzeugen in dem Leitungsabschnitt aufgrund dessen Induktivität induzierte Spannungen. Es kommt daher zu entsprechenden positiven und negativen Spannungsspitzen in der Spannung an den Gleichspannungsanschlüssen des Gleichrichters.Typically, line sections of, for example, approximately 1.5 meters and a cable cross-section of, for example, approximately 25 square millimeters are connected to the positive and negative DC voltage terminals of the rectifier. These line sections are respectively connected to the terminals of a capacitor at a jump start point. Now takes place a load shutdown beyond the line section at the positive DC voltage connection, ie is case B, and this is answered by repetitive phase shorts in the rectifier comes in this line section to fast Current changes, as the generator current is alternately delivered to ground or in the direction of the capacitor at the jump starting point. These current changes create voltages induced in the line section due to its inductance. There are therefore corresponding positive and negative voltage peaks in the voltage at the DC voltage terminals of the rectifier.

Grundsätzlich ist es möglich, eine Fallunterscheidung zwischen Fall A und Fall B zu treffen und die Totzeit bei Erkennung von Fall A kontinuierlich abzusenken bzw. Filterparameter anzupassen. Die Fallunterscheidung kann, wie beispielsweise in der DE 10 2013 108 830 A1 offenbart, auf Grundlage einer Auswertung der Steilheit des Spannungsanstiegs (die sich, wie erwähnt, zwischen Fall A und Fall B unterscheidet), getroffen werden. Eine Unterscheidung der beiden Fälle anhand der Spannungssteilheit ist jedoch schwer detektierbar, da die erwähnten induktiven Spannungsspitzen (siehe auch die beigefügte 3B) kaum geringere Steilheiten wie der Spannungsanstieg im Fall A aufweisen.In principle, it is possible to make a case distinction between case A and case B and to continuously reduce the dead time when case A is detected or to adapt filter parameters. The case distinction can, as in the DE 10 2013 108 830 A1 disclosed on the basis of an evaluation of the slope of the voltage rise (which, as mentioned, different between case A and case B) are made. However, a distinction between the two cases based on the voltage gradient is difficult to detect, since the mentioned inductive voltage peaks (see also the attached 3B ) have hardly any lower slopes, such as the voltage increase in case A.

Ein wesentlicher Aspekt des im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens ist daher der, auf eine entsprechende Fallunterscheidung zu verzichten und stattdessen für unterschiedliche Phasen des Gleichrichters und damit der elektrischen Maschine unterschiedliche Filter- und Spannungsgrenzwerte zu verwenden. Hierdurch wird erreicht, dass im Fall A zwangsläufig andere (kürzere) Filterzeiten aktiv sind als im Fall B. Für beide Fälle werden daher schon aufgrund der Verwendung der unterschiedlichen Filter- und Spannungsgrenzwerte vorteilhaftere Schaltvorgänge vorgenommen, ohne dass eine Fallunterscheidung, die eine Erkennung des Falls A oder des Falls B erforderlich macht, getroffen werden muss.An essential aspect of the proposed method in the context of the present invention is therefore to dispense with a corresponding case distinction and instead to use different filter and voltage limits for different phases of the rectifier and thus the electric machine. As a result, in the case of A, other (shorter) filter times are inevitably active than in the case B. For both cases, therefore, more advantageous switching operations are already performed due to the use of the different filter and voltage limits, without a case distinction providing for recognition of the case A or the case B requires, must be taken.

Die vorliegende Erfindung schlägt dabei vor, die Phasen zu gruppieren bzw. zu paketieren und für die einzelnen Gruppen bzw. Pakete unterschiedliche Werte für einen Spannungsschwellwert zu verwenden, anhand dessen unterschieden wird, wann der Phasenkurzschluss wieder aufgehoben wird. Dies wird durch die Verwendung unterschiedlicher Tot- bzw. Filterzeiten unterstützt. Sinn und Ergebnis des Verfahrens ist es, dass im ersten Schritt nach Ablauf einer Phase des Phasenkurzschlusses nur ein Teil des Generatorstroms wieder zur Gleichrichtung freigegeben wird. Dadurch wird der Spannungsanstieg nach Freigabe der aktiven Gleichrichtung im Fall B reduziert. Im Fall A muss nur noch ein kleinerer Teil des Stroms in der Spannungsklammerung bewältigt werden.In this case, the present invention proposes to group or package the phases and to use different values for a voltage threshold value for the individual groups or packets, by means of which it is distinguished when the phase short circuit is canceled. This is supported by the use of different dead or filter times. The purpose and meaning of the method is that only a portion of the generator current is released again for rectification in the first step after a phase of the phase short circuit. As a result, the voltage increase after release of the active rectification in case B is reduced. In case A only a smaller part of the current has to be handled in the voltage clamping.

Bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren bei sechsphasigen Maschinen angewandt werden. Diese bestehen typischerweise aus zwei dreiphasigen Maschinen. Hierbei wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die eine der dreiphasigen Maschinen länger im Kurzschluss gehalten als die zweite dreiphasige Maschine. Dadurch wird der Generatorstrom in zwei Stufen freigeschalten. Das Verfahren kann jedoch auch bei fünf-, sieben- oder mehrphasigen Maschinen angewendet werden.Preferably, the method according to the invention can be applied to six-phase machines. These typically consist of two three-phase machines. Here, according to a particularly preferred embodiment of the invention, one of the three-phase machines is kept in short circuit longer than the second three-phase machine. As a result, the generator current is released in two stages. However, the method can also be applied to five-, seven- or more-phase machines.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Betreiben eines aktiven Brückengleichrichters, der über fünf oder mehr Phasenanschlüsse mit einer generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs verbunden ist und Gleichspannungsanschlüsse aufweist, vor, wobei in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine eine Spannung zwischen den Gleichspannungsanschlüssen ausgewertet wird. Hierbei wird ein Phasenkurzschluss zwischen einer ersten Gruppe der Phasenanschlüsse eingeleitet, sobald die Spannung einen für die erste Gruppe definierten ersten Schwellwert überschritten hat und danach eine erste Totzeit verstrichen ist. Der Phasenkurzschluss zwischen der ersten Gruppe der Phasenanschlüsse wird so lange beibehalten, so lange die Spannung einen für die erste Gruppe definierten zweiten Schwellwert nicht unterschritten hat und danach die erste Totzeit oder eine weitere Totzeit noch nicht verstrichen ist. Ein Phasenkurzschluss zwischen einer zweiten Gruppe der Phasenanschlüsse wird eingeleitet, sobald die Spannung einen für die zweite Gruppe definierten ersten Schwellwert überschritten hat und danach eine zweite Totzeit verstrichen ist. Der Phasenkurzschluss zwischen der zweiten Gruppe der Phasenanschlüsse wird so lange beibehalten, so lange die Spannung einen für die zweite Gruppe definierten zweiten Schwellwert nicht unterschritten hat und danach die zweite Totzeit oder eine weitere Totzeit noch nicht verstrichen ist.The invention provides a method for operating an active bridge rectifier, which is connected via five or more phase connections to a generator-operable electric machine in a vehicle electrical system of a motor vehicle and DC voltage terminals, before, wherein evaluated in a regenerative operation of the electric machine, a voltage between the DC voltage terminals becomes. In this case, a phase short circuit between a first group of the phase connections is initiated as soon as the voltage has exceeded a first threshold value defined for the first group and thereafter a first dead time has elapsed. The phase short between the first group of phase connections is maintained as long as the voltage has not fallen below a second threshold defined for the first group and thereafter the first dead time or a further dead time has not yet elapsed. A phase short between a second group of phase terminals is initiated as soon as the voltage has exceeded a first threshold defined for the second group and thereafter a second dead time has elapsed. The phase short between the second group of phase terminals is maintained as long as the voltage has not fallen below a second threshold defined for the second group and then the second dead time or a further dead time has not yet elapsed.

Der für die erste Gruppe definierte erste Schwellwert liegt dabei oberhalb des für die zweite Gruppe definierten ersten Schwellwerts. Die erste Totzeit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung kürzer als die zweiteTotzeit. Der für die erste Gruppe definierte zweite Schwellwert kann oberhalb des für die zweite Gruppe definierten zweiten Schwellwerts, der für die erste Gruppe definierte erste Schwellwert oberhalb des für die erste Gruppe definierten zweiten Schwellwerts und der für die zweite Gruppe definierte erste Schwellwert oberhalb des für die zweite Gruppe definierten zweiten Schwellwerts liegen. Durch die genannten Maßnahmen lassen sich die vorgenannten Vorteile erzielen, wie nachfolgend insbesondere auch unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 im Detail nochmals erläutert.The first threshold value defined for the first group lies above the first threshold value defined for the second group. The first dead time is shorter than the second dead time in the present invention. The second threshold value defined for the first group may be above the second threshold value defined for the second group, the first threshold value defined for the first group above the second threshold value defined for the first group, and the first threshold value defined for the second group above that for the second group Group defined second threshold. By the measures mentioned, the aforementioned advantages can be achieved, as described below in particular with reference to the 4 to 6 explained in detail again.

Beispielsweise kann der für die erste Gruppe definierte erste Schwellwert in einem Abstand oberhalb des für die erste Gruppe definierten zweiten Schwellwerts liegen, der einem Abstand entspricht, in dem der für die zweite Gruppe definierte erste Schwellwert oberhalb des für die zweite Gruppe definierten zweiten Schwellwerts liegt. Die entsprechenden Schwellwerte für die erste Gruppe und die zweite Gruppe besitzen also jeweils einen (im Rahmen üblicher Toleranzen) gleichen Abstand zueinander und sind zueinander versetzt. Generell ist hier, wenn davon die Rede ist, dass Werte einander „gleichen“ oder einander „entsprechen“ eine Übereinstimmung im Rahmen üblicher Toleranzen, Fehlergrenzen usw. gemeint. By way of example, the first threshold value defined for the first group may lie at a distance above the second threshold value defined for the first group, which corresponds to a distance in which the first threshold value defined for the second group lies above the second threshold value defined for the second group. The corresponding threshold values for the first group and the second group thus each have one (within the usual tolerances) the same distance from each other and are offset from each other. In general, when it is said that values "equal" or "correspond to one another" mean agreement within the scope of customary tolerances, error limits, etc.

Der für die erste Gruppe definierte erste Schwellwert kann dabei beispielsweise bei 22 bis 30 V und der für die erste Gruppe definierte zweite Schwellwert bei 16 bis 22 V liegen. Der für die erste Gruppe definierte erste Schwellwert kann insbesondere in einem Abstand von 1 bis 5 V oberhalb des für die zweite Gruppe definierten ersten Schwellwerts liegen, und der für die erste Gruppe definierte zweite Schwellwert kann in demselben Abstand oberhalb des für die zweite Gruppe definierten zweiten Schwellwerts liegen.The first threshold value defined for the first group may, for example, be 22 to 30 V and the second threshold value defined for the first group may be 16 to 22 V. The first threshold value defined for the first group may be above the first threshold value defined for the second group, in particular at a distance of 1 to 5 V, and the second threshold value defined for the first group may be at the same distance above the second defined for the second group Threshold lie.

Die erste Totzeit kann insbesondere 1 bis 100 µs betragen, die zweite Totzeit insbesondere 50 bis 200 µs. Es muss jedoch gewährleistet sein, dass die zweite Totzeit 10 bis 100 µs größer ist als erste Totzeit. Die Totzeiten richten sich nach den jeweils vorliegenden Verhältnissen, insbesondere der zu erwartenden Steilheit der Spannungsgradienten und der Breite etwaiger Spannungsspitzen.The first dead time can be in particular 1 to 100 μs, the second dead time in particular 50 to 200 μs. However, it must be ensured that the second dead time is 10 to 100 μs greater than the first dead time. The dead times depend on the prevailing conditions, in particular the expected steepness of the voltage gradients and the width of possible voltage peaks.

Beispiele für entsprechende Werte sind in der folgenden Tabelle angegeben. 1. Schwellwert [V] 2. Schwellwert [V] Tot-/Filterzeit [µs] Gruppe 1 26 18 30 Gruppe 2 24 16 80 Examples of corresponding values are given in the following table. 1st threshold [V] 2nd threshold [V] Dead / Filter time [μs] Group 1 26 18 30 Group 2 24 16 80

Insbesondere kann die Anzahl der Phasenanschlüsse fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn betragen, wobei die Gruppen insbesondere weitgehend symmetrisch aufgeteilt sein können. Mit anderen Worten umfasst die erste Gruppe insbesondere einen ersten Teil und die zweite Gruppe den Rest der Phasenanschlüsse, wobei die Anzahl der Phasenanschlüsse in der ersten Gruppe sich um höchstens eins von der Anzahl der Phasenanschlüsse in der zweiten Gruppe unterscheidet. Bei einer geraden Anzahl der Phasenanschlüsse ist die Anzahl der Phasen in jeder Gruppe daher insbesondere gleich. Wie erwähnt, kann das Verfahren insbesondere bei sechsphasigen Maschinen eingesetzt werden.In particular, the number of phase connections may be five, six, seven, eight, nine or ten, wherein the groups may in particular be largely symmetrical. In other words, the first group comprises, in particular, a first part and the second group the remainder of the phase connections, wherein the number of phase connections in the first group differs by at most one from the number of phase connections in the second group. With an even number of phase connections, the number of phases in each group is therefore particularly the same. As mentioned, the method can be used in particular in six-phase machines.

Bei der Aufteilung der Gruppen ist darauf zu achten, dass jede Phasengruppe möglichst zu jeder beliebigen Zeit einen positiven Stromanteil gleichrichten kann. Im Fall einer sechsphasigen Maschine, die typischerweise aus zwei dreiphasigen Maschinen mit Winkelversatz besteht, ist die Aufteilung so vorzunehmen, dass die eine Gruppe eine dreiphasige Maschine und die andere Gruppe die andere dreiphasige Maschine repräsentiert.When dividing the groups, it must be ensured that each phase group can rectify a positive proportion of the current at any time if at all possible. In the case of a six-phase machine, which typically consists of two three-phase angular offset machines, the division should be made so that one group represents a three-phase machine and the other group represents the other three-phase machine.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Brückengleichrichters, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. a control device of a bridge rectifier is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.Also, the implementation of the method in the form of a computer program is advantageous because this causes very low costs, especially if an executive controller is still used for other tasks and therefore already exists. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical memories, such as e.g. Hard drives, flash memory, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described below with reference to the drawing.

Figurenliste list of figures

• 1 zeigt schematisch einen Generator mit einem Brückengleichrichter. 1 schematically shows a generator with a bridge rectifier.
• 2 zeigt schematisch ein Ersatzschaltbild eines Bordnetzes. 2 schematically shows an equivalent circuit diagram of a vehicle electrical system.
• 3A und 3B zeigen schematische Spannungsverläufe bei Lastabwurf. 3A and 3B show schematic voltage curves during load shedding.
• 4 zeigt schematische Spannungsverläufe bei Lastabwurf im Rahmen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 4 shows schematic voltage waveforms during load shedding in a method according to an embodiment of the invention.
• 5 zeigt schematische Spannungsverläufe bei Lastabwurf im Rahmen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 5 shows schematic voltage waveforms during load shedding in a method according to an embodiment of the invention.
• 6 zeigt schematische Spannungsverläufe bei Lastabwurf im Rahmen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 6 shows schematic voltage waveforms during load shedding in a method according to an embodiment of the invention.
• 7 zeigt schematische Stromverläufe zur Veranschaulichung von Grundlagen einer Ausführungsform der Erfindung.. 7 shows schematic current waveforms for illustrating basic principles of an embodiment of the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In den Figuren tragen einander entsprechende Elemente identische Bezugszeichen und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.In the figures, corresponding elements carry identical reference numerals and will not be explained repeatedly for the sake of clarity.

In 1 ist eine herkömmliche Anordnung 100 mit einem zehnpulsigen Brückengleichrichter 10 und einem fünfphasigen Generator 20 schematisch veranschaulicht. Wie erwähnt, eignet sich die Erfindung auch für Brückengleichrichter und Generatoren mit anderen Puls- und Phasenzahlen.In 1 is a conventional arrangement 100 with a ten-pulse bridge rectifier 10 and a five-phase generator 20 illustrated schematically. As mentioned, the invention is also suitable for bridge rectifiers and generators with other pulse and phase numbers.

Der Brückengleichrichter 10 weist fünf Halbbrücken A bis E auf, die jeweils über einen Mittelabgriff 11 mit den Generatorphasen bzw. entsprechenden Phasenanschlüssen U bis Y des Generators 20 verbunden sind. Die Halbbrücken sind mit ihren Enden jeweils mit Gleichspannungsanschlüssen B+ und B-, beispielsweise Versorgungsleitungen 201 und 202 eines Bordnetzes 200, wie es in 2 gezeigt ist, verbunden. Der Anschluss B- kann auch auf Masse liegen. Auch der Generator 20 kann eine entsprechende Verbindung zu dem Gleichspannungsanschluss B- aufweisen, beispielsweise ein Massekabel 21.The bridge rectifier 10 has five half-bridges A to E, each with a center tap 11 with the generator phases or corresponding phase connections U to Y of the generator 20 are connected. The half-bridges are with their ends in each case with DC voltage terminals B + and B-, for example supply lines 201 and 202 of a vehicle electrical system 200 as it is in 2 is shown connected. The connection B- can also be grounded. Also the generator 20 may have a corresponding connection to the DC voltage terminal B-, for example, a ground cable 21 ,

Die Halbbrücken A bis E weisen jeweils ansteuerbare Halbleiterstromventile 12 und 13 auf, die hier als Transistoren veranschaulicht und jeweils in einen oberen Zweig H (Highside) und einen unteren Zweig L (Lowside) der einzelnen Halbbrücken A bis E eingebunden sind. Die Halbleiterstromventile 12 und 13 können gleich oder unterschiedlich zueinander ausgebildet sein.The half bridges A to E each have controllable semiconductor current valves 12 and 13 auf, here illustrated as transistors and each in an upper branch H (Highside) and a lower branch L (Lowside) of the individual half-bridges A to E are involved. The semiconductor flow valves 12 and 13 can be the same or different from each other.

Die Beschaltung der Halbleiterstromventile 12 und 13 erfolgt über ihre jeweiligen Gateanschlüsse G mittels einer Steuereinrichtung 14, beispielsweise einer Gleichrichtersteuerung, über nicht dargestellte Ansteuerleitungen. Dabei kann eine Steuereinrichtung 14 für alle Halbbrücken A bis E gemeinsam vorgesehen sein. Alternativ dazu kann auch jede der Halbbrücken A bis E eine individuelle Steuereinrichtung aufweisen (nicht gezeigt).The wiring of the semiconductor flow valves 12 and 13 occurs via their respective gate terminals G by means of a control device 14 , For example, a rectifier control, not shown Ansteuerleitungen. In this case, a control device 14 be provided for all half-bridges A to E together. Alternatively, each of the half bridges A to E may have an individual control device (not shown).

Ein Lastabwurf kann in der Anordnung 100 auf Grundlage einer zwischen den Gleichspannungsanschlüssen B+ und B- anliegenden Spannung detektiert werden. Hierzu ist die Steuereinrichtung 14 über eine Leitung 15 mit dem Gleichspannungsanschluss B+ verbunden. Wird durch die Steuereinrichtung 14 erkannt, dass ein definierter oberer Spannungsschwellwert (hier als erster Schwellwert bezeichnet) mindestens für einen vorbestimmten Mindestüberschreitungszeitraum überschritten wurde, wird durch die Steuereinrichtung 14 herkömmlicherweise auf einen Lastabwurf erkannt.A load shedding may be in the arrangement 100 are detected based on a voltage applied between the DC voltage terminals B + and B-. For this purpose, the control device 14 over a line 15 connected to the DC voltage terminal B +. Is by the control device 14 recognized that a defined upper voltage threshold (referred to here as the first threshold value) has been exceeded for at least a predetermined minimum overrun period, is determined by the control device 14 conventionally recognized on a load shedding.

Die Ansteuerung des Gleichrichters 10 bei einem erkannten Lastabwurf kann umfassen, die Phasenanschlüsse U bis Y kurzzuschließen. In der Folge fällt der in das angeschlossene Bordnetz über die Gleichspannungsanschlüsse B+ und B- eingespeiste Strom auf Null ab, die über die Leitung 15 erfasste Spannung sinkt. Der Phasenkurzschluss wird herkömmlicherweise so lange beibehalten, bis die zwischen den Gleichspannungsanschlüssen B+ und B- anliegende Spannung mindestens für einen vorgegebenen Mindestunterschreitungszeitraum unter einen weiteren Spannungsschwellwert (hier als zweiter Schwellwert bezeichnet) sinkt. Ein entsprechender Phasenkurzschluss kann durch ein gleichzeitiges Ansteuern und damit Leitendschalten der Halbleiterstromventile 12 einerseits oder 13 andererseits, also der Halbleiterstromventile eines Gleichrichterzweigs H oder L, hergestellt werden. Typisch ist ein Phasenkurzschluss durch Ansteuern der Halbleiterstromventile 13.The control of the rectifier 10 upon a detected load shedding may include shorting the phase terminals U to Y. As a result, the current fed into the connected vehicle electrical system via the DC voltage connections B + and B- falls to zero, which over the line 15 detected voltage drops. The phase short circuit is conventionally maintained until the voltage present between the DC voltage terminals B + and B- drops below a further voltage threshold value (referred to here as the second threshold value) for at least a predetermined minimum underflow period. A corresponding phase short circuit can be achieved by simultaneously driving and thus turning on the semiconductor current valves 12 on the one hand or 13 on the other hand, so the semiconductor flow valves of a Rectifier branch H or L, are produced. Typical is a phase short circuit by driving the semiconductor flow valves 13 ,

In 2 ist ein Ersatzschaltbild eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet. In diesem sind ebenfalls ein Generator 20 und ein Gleichrichter 10, beispielsweise wie in 1, dargestellt.In 2 an equivalent circuit diagram of a vehicle electrical system of a motor vehicle is shown and indicated generally at 200. In this are also a generator 20 and a rectifier 10 , for example as in 1 represented.

An dem Generator 20 mit dem Gleichrichter 10 liegt eine Spannung UB an, wie durch einen entsprechend beschrifteten Pfeil veranschaulicht. Diese Spannung entspricht der zwischen den Gleichspannungsanschlüssen B+ und B- anliegende Spannung. Der Anschluss B- ist hier am Generator 10 dargestellt, da der Generator 10 und der Gleichrichter 20 ein gemeinsames Bezugspotential in Form dieses Gleichspannungsanschlusses B- aufweisen können, beispielsweise Masse. Die Kondensatoren C1 und C2 sowie die Lastwiderstände RL1 und RL2 repräsentieren Kondensatoren bzw. Verbraucher eines Bordnetzes.At the generator 20 with the rectifier 10 is a voltage UB, as illustrated by an appropriately labeled arrow. This voltage corresponds to the voltage applied between the DC voltage terminals B + and B-. The connection B- is here at the generator 10 represented as the generator 10 and the rectifier 20 may have a common reference potential in the form of this DC voltage connection B-, for example ground. The capacitors C1 and C2 and the load resistors RL1 and RL2 represent capacitors or consumers of a vehicle electrical system.

Der Kondensator C1 entspricht einem Kondensator an einem Fremdstartstützpunkt des Bordnetzes 200. Die Anschlüsse F1 und F2 sind zur Starthilfe vorgesehen. Der Kondensator C1 ist dazu vorgesehen, Spannungsschwankungen im Bordnetz abzupuffern. Die über den Kondensator C1 abfallende Spannung ist ebenfalls mit einem Pfeil veranschaulicht und mit UF bezeichnet. Auch Eingangskondensatoren der im Bordnetz verbauten Steuergeräte tragen zu einer Pufferung der Bordnetzspannung bei.The capacitor C1 corresponds to a capacitor at a Fremdstartstützpunkt of the electrical system 200 , The terminals F1 and F2 are provided for jump start. The capacitor C1 is intended to buffer voltage fluctuations in the electrical system. The voltage across the capacitor C1 voltage is also illustrated with an arrow and designated UF. Input capacitors of the control units installed in the electrical system also contribute to buffering the vehicle electrical system voltage.

Zwischen dem Gleichspannungsanschluss B+ und dem Anschluss F1 und zwischen dem Gleichspannungsanschluss B- und dem Anschluss F2 sind jeweils Leitungen bzw. Leitungsabschnitte 201 und 202 mit einer Länge von typischerweise 1,5 bis 2 Metern und einem Querschnitt von beispielsweise 25 Quadratmillimetern eingebunden. Diese bilden im elektrischen Ersatzschaltbild der 2 im Wesentlichen Induktivitäten, beispielsweise mit einem Wert von 2 Mikrohenry. Between the DC voltage terminal B + and the terminal F1 and between the DC voltage terminal B- and the terminal F2 are each lines or line sections 201 and 202 with a length of typically 1.5 to 2 meters and a cross-section of, for example, 25 square millimeters incorporated. These form in the electrical equivalent circuit diagram of 2 essentially inductors, for example with a value of 2 microhenry.

Die Schalter S1 und S2 veranschaulichen die mehrfach erläuterten Fälle A und B von Lastabwürfen. Bei einem Lastabwurf nahe des oder direkt am Gleichspannungsanschluss B+ (entspricht einem Öffnen des Schalters S1) liegt Fall A vor, bei einer Abschaltung eines Verbrauchers im Bordnetz 200 (entspricht einem Öffnen des Schalters S2) liegt Fall B vor. In Fall A ist die Kapazität der Leitung zwischen dem Gleichspannungsanschluss B+ und dem Anschluss F1 weiter vorhanden, im Fall B fällt diese teilweise oder völlig weg.The switches S1 and S2 illustrate the multiple cases A and B of load shedding. In the case of a load shedding near or directly at the DC voltage connection B + (corresponding to an opening of the switch S1), case A is present when the load in the vehicle electrical system is switched off 200 (corresponds to an opening of the switch S2) case B is present. In case A, the capacity of the line between the DC voltage terminal B + and the terminal F1 is still present, in case B, this falls partially or completely away.

Die sich hieraus ergebenden Effekte sind unter Bezugnahme auf die 3A und 3B veranschaulicht, wobei die 3A den erläuterten Fall A und die 3B den erläuterten Fall B veranschaulicht. In den 3A und 3B sind jeweils Spannungsverläufe der zwischen den Gleichspannungsanschlüssen B+ und B-anliegenden Spannung in Volt auf der Ordinate gegenüber einer Zeit auf der Abszisse dargestellt und in 3A mit UA und in 3B mit UB bezeichnet. Diese Bezeichnungen gelten für die nachfolgenden Figuren fort.The resulting effects are described with reference to FIGS 3A and 3B illustrates, wherein the 3A the explained case A and the 3B Illustrated case B illustrates. In the 3A and 3B are respectively voltage waveforms of the voltage applied between the DC voltage terminals B + and B-voltage in volts on the ordinate against a time on the abscissa and in 3A with UA and in 3B labeled UB. These terms apply to the following figures.

Gemäß 3A entspricht die Spannung UA bis zu einem Zeitpunkt t1 dem eingeregelten Normalwert im Bordnetz, beispielsweise 14 Volt. Zu dem Zeitpunkt t1 kommt es zu einem Lastabwurfsereignis gemäß Fall A, aufgrund dessen die Spannung UA aufgrund der fehlenden Kapazitäten schlagartig stark ansteigt und dabei einen Wert U1 erreicht, bei dem beispielsweise eine Klammerfunktion aktiviert bzw. die Durchbruchsspannung der verwendeten Halbleiterstromventile erreicht wird. Gleichzeitig hat die Spannung UA einen definierten oberen (ersten) Schwellwert TH überschritten, so dass mit einer entsprechenden Verzögerung aufgrund eine Tot- bzw. Filterzeit ein Phasenkurzschluss eingeleitet wird. Da der Spannungsanstieg im Fall A bzw. gemäß 3A sehr steilflankig ist, beeinflussen die Tot- bzw. Filterzeit die Länge des Zeitraums, in dem die Generatorausgangsspannung nur durch eine Spannungsklammerung mit sehr hoher Verlustleistung begrenzt wird. Dies ist in der Darstellung gemäß 3A bis zu einem Zeitpunkt t2 der Fall.According to 3A corresponds to the voltage UA up to a time t1 the regulated normal value in the electrical system, for example, 14 volts. At the time t1 there is a load shedding event according to case A, due to which the voltage UA abruptly increases due to the lack of capacity and thereby reaches a value U1, in which, for example, a stapling activated or the breakdown voltage of the semiconductor current valves used is achieved. At the same time, the voltage UA has exceeded a defined upper (first) threshold value TH, so that a phase short circuit is initiated with a corresponding delay due to a dead time or filter time. Since the voltage increase in case A or according to 3A is very steep, affect the dead or filter time the length of the period in which the generator output voltage is limited only by a voltage clamping with very high power loss. This is in the illustration according to 3A until a time t2 the case.

Nach dem Einleiten eines Phasenkurzschlusses zu dem Zeitpunkt t2 oder knapp davor sinkt die Spannung ab, bis sie zu einem Zeitpunkt t3 einen entsprechenden unteren (zweiten) Schwellwert TL erreicht. Wiederum mit einer entsprechenden Verzögerung aufgrund einer Tot- bzw. Filterzeit, nämlich erst zu einem Zeitpunkt t4, wird der Phasenkurzschluss wieder aufgehoben. Der Zeitpunkt t4 entspricht dem Zeitpunkt t1, das Verfahren setzt sich daher wie erläutert fort, bis eine ausreichende Entregung des Generators eingetreten bzw. die Spannung ausgeregelt ist und der obere (erste) Schwellwert TL daher nicht mehr erreicht wird.After initiating a phase short at time t2 or just before, the voltage drops until it reaches a corresponding lower (second) threshold TL at time t3. Again, with a corresponding delay due to a dead or filter time, namely only at a time t4, the phase short circuit is canceled. The time t4 corresponds to the time t1, the method continues therefore as explained until a sufficient de-energizing of the generator occurred or the voltage is regulated and the upper (first) threshold value TL is therefore no longer reached.

Gemäß 3B entspricht die Spannung UB bis zu einem Zeitpunkt t5 ebenfalls dem eingeregelten Normalwert, beispielsweise 14 Volt. Zu dem Zeitpunkt t5 kommt es zu einem Lastabwurfsereignis gemäß Fall B, aufgrund dessen die Spannung nun aber aufgrund der vorhandenen Kapazitäten (im Gegensatz zu Fall A bzw. 3A) langsamer ansteigt. Zu einem Zeitpunkt t6 erreicht diese den oberen (ersten) Schwellwert TH. Da der Spannungsanstieg im Fall B bzw. gemäß 3B relativ flach ist, beeinflusst die Tot- bzw. Filterzeit die Länge des Zeitraums, in dem die Generatorausgangsspannung nur durch eine Spannungsklammerung mit sehr hoher Verlustleistung begrenzt wird, kaum, bzw. ist ein entsprechender Zeitraum nicht vorhanden.According to 3B the voltage UB also corresponds to the regulated normal value, for example 14 volts, up to a time t5. At time t5, there is a load dump event according to case B, due to which the voltage is now due to the existing capacity (in contrast to case A respectively. 3A ) increases more slowly. At a time t6, this reaches the upper (first) threshold TH. Since the voltage increase in case B or according to 3B is relatively shallow, affects the dead or filter time, the length of the period in which the generator output voltage is limited only by a voltage clamping with very high power dissipation, hardly, or is a corresponding period is not available.

Wird gemäß 3B nun, kurz nach dem Zeitpunkt t6 (mit Verzögerung durch die Tot- bzw. Filterzeit), ein Phasenkurzschluss eingeleitet, kommt es zu einer negativen Spannungsspitze 301 aufgrund der vorhandenen Induktivitäten. Diese unterschreitet den unteren (zweiten) Schwellwert TL. Weil aber eine entsprechende Tot- bzw. Filterzeit vorhanden ist, wird dies ausgeblendet, weil die Schwellwertunterschreitung zu kurz ist. Nach der negativen Spannungsspitze sinkt die Spannung vergleichsweise langsam ab und erreicht zu einem Zeitpunkt t7 regulär den unteren (zweiten) Schwellwert TL. Der Phasenkurzschluss wird daher kurz danach wieder aufgehoben. Hierdurch kommt es zu einer positiven Spannungsspitze 302. Diese überschreitet den oberen (ersten) Schwellwert TH, wird aber ebenfalls ausgeblendet. Nach der positiven Spannungsspitze 302 steigt die Spannung vergleichsweise langsam an, bis sie zu einem Zeitpunkt t8 wieder regulär den oberen (ersten) Schwellwert TH erreicht. Der Zeitpunkt t8 entspricht dem Zeitpunkt t6, das Verfahren setzt sich daher wie erläutert fort, bis eine ausreichende Entregung des Generators eingetreten bzw. die Spannung ausgeregelt ist und der obere (erste) Schwellwert TH daher nicht mehr erreicht wird.Is according to 3B Now, shortly after the time t6 (delayed by the dead or filter time), a phase short circuit initiated, it comes to a negative voltage spike 301 due to the existing inductances. This falls below the lower (second) threshold TL. But because a corresponding dead or filter time is present, this is hidden, because the threshold is too short. After the negative voltage peak, the voltage drops comparatively slowly and regularly reaches the lower (second) threshold TL at a time t7. The phase short circuit is therefore canceled shortly afterwards. This leads to a positive voltage spike 302 , This exceeds the upper (first) threshold TH, but is also hidden. After the positive voltage spike 302 the voltage increases comparatively slowly until it again regularly reaches the upper (first) threshold TH at a time t8. The time t8 corresponds to the time t6, the method therefore continues as explained until a sufficient de-energizing of the generator has occurred or the voltage has been regulated and the upper (first) threshold value TH is therefore no longer reached.

Aus 3B wird ersichtlich, weshalb in Fall B eine Totzeit bzw. ein entsprechender Filter verwendet werden muss, nämlich deshalb, um zu verhindern, dass es durch die gezeigten negativen und positiven Spannungsspitzen 301 und 302 (und der entsprechenden Unter- bzw. Überschreitung der Schwellwerte TH und TL) zu einem vorzeitigen Einleiten bzw. Aufheben der Phasenkurzschlüsse kommt. Entsprechende Totzeiten bzw. Filterfunktionen sind jedoch in Fall A, wie mehrfach erwähnt, ausgesprochen nachteilig.Out 3B It can be seen why in case B, a dead time or a corresponding filter must be used, namely, therefore, to prevent it by the negative and positive voltage spikes shown 301 and 302 (and the corresponding undershooting or exceeding the threshold values TH and TL) leads to premature initiation or cancellation of the phase shorts. However, corresponding dead times or filter functions are in case A, as mentioned several times, extremely disadvantageous.

Die Filter- bzw. Totzeit sollte daher einerseits so groß gewählt werden, dass die Spannungsspitzen 301 und 302 im Fall B nicht zu fälschlicher Aktivierung des Phasenkurzschlusses führen, soll aber andererseits so klein wie möglich sein, um im Fall A während der Spannungsklammerung dissipierte Energie minimal zu halten. Auch die negative Spannungsspitze, die im Fall B beim Aktivieren des Phasenkurzschlusses auftritt, muss mit einer entsprechenden Filter- bzw. Totzeit ausgeblendet werden, um keine vorzeitige Deaktivierung des Phasenkurzschlusses zu triggern. Dies hat im Fall A jedoch aufgrund der verglichen mit Fall B deutlich schnelleren Entladung des Versorgungsknotens unter Umständen Unterspannungen zur Folge, die entweder einen Reset oder unerwünschtes Eingreifen des Generatorreglers nach sich ziehen können.The filter or dead time should therefore be chosen on the one hand so large that the voltage spikes 301 and 302 On the other hand, in case B, it does not lead to erroneous activation of the phase short circuit, but on the other hand it should be as small as possible in order to minimize dissipated energy in case A during the voltage clamping. Also, the negative voltage spike, which occurs in case B when activating the phase short circuit, must be masked out with a corresponding filter or dead time so as not to trigger premature deactivation of the phase short circuit. However, in case A, due to the significantly faster discharge of the supply node as compared to case B, this may result in undervoltages which may result in either a reset or undesired intervention of the generator regulator.

Wie erwähnt, können grundsätzlich die Fälle A und B unterschieden werden und es kann eine jeweils geeignete Auswahl an Filter- bzw. Totzeiten für diese Fälle getroffen werden. Wie ebenfalls erwähnt, kann eine entsprechende Unterscheidung jedoch in der Praxis schwierig sein. Auch andere Wege zur Unterscheidung der Fälle A und B können sich als in der Praxis nicht geeignet erweisen.As mentioned, in principle cases A and B can be distinguished and a suitable selection of filter or dead times for these cases can be made. However, as also mentioned, such a distinction may be difficult in practice. Other ways of distinguishing Cases A and B may prove inappropriate in practice.

Daher wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein alternativer Weg beschritten und eine Gruppierung bzw. Paketierung der Phasen der elektrischen Maschine bzw. des Gleichrichters vorgenommen. Für eine erste Gruppe von Phasen werden dabei eine andere (kürzere) Filter- bzw. Totzeit und andere (höhere) obere und untere Schwellwerte (entsprechend den Schwellwerten TH und TL in den 3A und 3B) verwendet als für eine zweite Gruppe von Phasen. Für die erste Gruppe von Phasen wird ein höherer oberer (erster) Schwellwert (in den nachfolgenden Figuren mit TH1 veranschaulicht) und für die zweite Gruppe von Phasen ein tieferer oberer (erster) Schwellwert (mit TH2 veranschaulicht) definiert. Entsprechend wird für die erste Gruppe von Phasen ein höherer unterer (zweiter) Schwellwert (mit TL1 veranschaulicht) und für die zweite Gruppe von Phasen ein tieferer unterer (zweiter) Schwellwert (mit TL2 veranschaulicht) definiert.Therefore, in the context of the present invention, an alternative route is taken and a grouping or packaging of the phases of the electrical machine or of the rectifier is undertaken. For a first group of phases, a different (shorter) filter or dead time and other (higher) upper and lower threshold values (corresponding to the threshold values TH and TL in the FIGS 3A and 3B ) as used for a second group of phases. For the first group of phases, a higher upper (first) threshold (illustrated by TH1 in the following figures) and a lower upper (first) threshold (illustrated by TH2) are defined for the second group of phases. Accordingly, for the first group of phases, a higher lower (second) threshold (illustrated with TL1) and for the second group of phases a lower lower (second) threshold (illustrated with TL2) are defined.

Dies, und die sich hieraus ergebenden Effekte, ist in den nachfolgenden Figuren veranschaulicht. Auch in diesen Figuren sind dabei jeweils Spannungsverläufe der zwischen den Gleichspannungsanschlüssen B+ und B- anliegenden Spannung in Volt auf der Ordinate gegenüber einer Zeit auf der Abszisse dargestellt und wie in den 3A und 3B für den Fall A mit UA und für den Fall B mit UB bezeichnet. Die weiteren Erläuterungen gelten entsprechend.This, and the resulting effects, is illustrated in the following figures. In these figures, voltage curves of the voltage applied in each case between the DC voltage terminals B + and B- are also shown in volts on the ordinate with respect to a time on the abscissa and as in FIGS 3A and 3B for the case A with UA and for the case B with UB. The further explanations apply accordingly.

Gemäß 4, die den Fall A darstellt, entspricht die Spannung UA, wie bereits in 3A gezeigt, bis zu einem Zeitpunkt t10 dem eingeregelten Normalwert im Bordnetz, beispielsweise 14 Volt. Zu dem Zeitpunkt t10 kommt es zu einem Lastabwurfsereignis, aufgrund dessen die Spannung UA aufgrund der fehlenden Kapazitäten schlagartig stark ansteigt und dabei den Wert U1 erreicht, bei dem beispielsweise eine Klammerfunktion aktiviert bzw. die Durchbruchsspannung der verwendeten Halbleiterstromventile erreicht wird. Beide oberen (ersten) Schwellwerte TH1 und TH2 werden bei dem raschen Spannungsanstieg zu dem Zeitpunkt t10 überschritten.According to 4 , which represents the case A, corresponds to the voltage UA, as already in 3A shown, up to a time t10 the regulated normal value in the electrical system, for example, 14 volts. At the time t10 there is a load shedding event, due to which the voltage UA abruptly rises due to the lack of capacity and thereby reaches the value U1, in which, for example, a stapling activated or the breakdown voltage of the semiconductor current valves used is achieved. Both upper (first) thresholds TH1 and TH2 are exceeded in the rapid increase in voltage at time t10.

Es wird jedoch für die erste Gruppe von Phasen eine erste (kürzere) Filter- bzw. Totzeit D1 und für die zweite Gruppe von Phasen eine zweite (längere) Filter- bzw. Totzeit D2 verwendet. Nach Verstreichen der ersten (kürzeren) Filter- bzw. Totzeit D1 zu einem Zeitpunkt t11 wird für die erste Gruppe von Phasen, wie mit dem Zustandsanzeiger P1 gezeigt, ein Phasenkurzschluss eingeleitet. Erst nach Verstreichen der zweiten (längeren) Filter- bzw. Totzeit D2 zu einem Zeitpunkt t12 wird der Phasenkurzschluss auch für die zweite Gruppe von Phasen eingeleitet.However, a first (shorter) filter or dead time D1 is used for the first group of phases and a second (longer) filter or dead time D2 for the second group of phases. After elapse of the first (shorter) filter or dead time D1 at a time t11, a phase short circuit is initiated for the first group of phases as shown by the status indicator P1. Only after the lapse of the second (longer) filter or dead time D2 at a time t12 is the phase short circuit also initiated for the second group of phases.

Weil nun für die zweite Gruppe von Phasen der zweite (untere) Schwellwert TL2 aber tiefer liegt als der entsprechende zweite (untere) Schwellwert TL1 für die erste Gruppe von Phasen, wird, sobald die Spannung UA zu einem Zeitpunkt t13 den zweiten (unteren) Schwellwert für die erste Gruppe von Phasen erreicht, der Phasenkurzschluss für diese erste Gruppe von Phasen wieder aufgehoben. Dies hat zur Folge, dass die Spannung UA sofort wieder ansteigt. Der zweite (untere) Schwellwert TL2 für die zweite Gruppe von Phasen wird daher nicht erreicht, so dass die zweite Gruppe von Phasen (bis insgesamt eine ausreichende Entregung des Generators eingetreten bzw. die Spannung ausgeregelt ist) dauerhaft im Phasenkurzschluss verbleibt (siehe Zustandsanzeiger P1). Für die erste Gruppe von Phasen wird jedoch der entsprechende zweite (untere) Schwellwert jeweils erreicht, so dass hier alternierend eine Gleichrichtung und ein Kurzschluss erfolgt, wie in Form eines Zustandsanzeigers P1 gezeigt. Die Spannungsklammerung ist dabei nur noch zwischen den Zeitpunkten t13 und t14 bzw. t15 und t16 (und entsprechenden späteren Zeitpunkten) aktiv.However, because the second (lower) threshold value TL2 is lower than the corresponding second (lower) threshold value TL1 for the first group of phases for the second group of phases, as soon as the voltage UA reaches the second (lower) threshold value at a time t13 achieved for the first group of phases, the phase short circuit for this first group of phases reversed. This has the consequence that the voltage UA rises again immediately. The second (lower) threshold value TL2 for the second group of phases is therefore not reached, so that the second group of phases (until a sufficient overall de-energization of the generator has occurred or the voltage has been corrected) remains permanently in the phase short circuit (see state indicator P1). , For the first group of phases, however, the corresponding second (lower) threshold value is reached in each case, so that a rectification and a short circuit occur alternately here, as shown in the form of a status indicator P1. The voltage clamping is active only between the times t13 and t14 or t15 and t16 (and corresponding later times).

Insgesamt hat dies zur Folge, dass in Fall A nur die erste Gruppe von Phasen zur Bewältigung des Phasenkurzschlusses eingesetzt wird. Da für diese erste Gruppe von Phasen die erste (kürzere) Filter- bzw. Totzeit D1 verwendet wird, hat dies wiederum zur Folge, dass die Zeiten der nachteiligen Spannungsklammerung in Fall A verkürzt werden.Overall, this has the consequence that in case A only the first group of phases is used to deal with the phase short circuit. In turn, since the first (shorter) filter or dead time D1 is used for this first group of phases, this has the consequence that the periods of disadvantageous voltage clamping in case A are shortened.

In 5 ist eine entsprechende Vorgehensweise im Fall B am Beispiel einer fünfphasigen elektrischen Maschine bzw. eines entsprechenden Gleichrichters veranschaulicht. Wie in 3B entspricht die Spannung UB bis zu einem bestimmten Zeitpunkt, hier Zeitpunkt t20, dem eingeregelten Normalwert, beispielsweise 14 Volt. Zu dem Zeitpunkt t20 kommt es zu einem Lastabwurfsereignis, aufgrund dessen die Spannung nun aber, wie bereits zu 3B erläutert, aufgrund der vorhandenen Kapazitäten nur langsam ansteigt. Zu einem Zeitpunkt t21 erreicht diese Spannung UB nun den oberen (ersten) Schwellwert TH2 für die zweite Gruppe von Phasen. Daher wird ein Phasenkurzschluss für die zweite Gruppe von Phasen eingeleitet (siehe Zustandsanzeiger P2) und der Anstieg der Spannung UB verflacht sich. Die auch hier vorliegende Totzeit ist nicht dargestellt, da sie im Mikrosekundenbereich liegt und in der Darstellung im Millisekundenbereich eine untergeordnete Rolle spielt. Zu einem Zeitpunkt t22 erreicht die Spannung UB sodann den oberen (ersten) Schwellwert TH1 für die erste Gruppe von Phasen. Daher wird ein Phasenkurzschluss auch für die erste Gruppe von Phasen eingeleitet (siehe Zustandsanzeiger P1), es kommt zu einer negativen Spannungsspitze 501 und die Spannung UB sinkt anschließend ab.In 5 is a corresponding procedure in the case B using the example of a five-phase electric machine or a corresponding rectifier illustrated. As in 3B corresponds to the voltage UB until a certain time, here time t20, the regulated normal value, for example 14 volts. At the time t20, a load shedding event occurs, due to which, however, the voltage now, as already 3B because of the available capacity. At a time t21, this voltage UB now reaches the upper (first) threshold TH2 for the second group of phases. Therefore, a phase short circuit is initiated for the second group of phases (see state indicator P2) and the rise of the voltage UB flattens out. The dead time also present here is not shown because it is in the microsecond range and plays a subordinate role in the representation in the millisecond range. At a time t22, the voltage UB then reaches the upper (first) threshold value TH1 for the first group of phases. Therefore, a phase short circuit is also initiated for the first group of phases (see state indicator P1), there is a negative voltage spike 501 and the voltage UB then decreases.

Wenn die Spannung UB nun zu einem Zeitpunkt t23 den unteren (zweiten) Schwellwert TL1 für die erste Gruppe von Phasen erreicht, wird der Phasenkurzschluss für die erste Gruppe von Phasen (siehe Zustandsanzeiger P1) aufgehoben und es kommt zunächst zu einem leichten Anstieg der Spannung UB, bis diese bis zum unteren (zweiten) Schwellwert TL2 für die zweite Gruppe von Phasen absinkt. Sobald dieser untere (zweite) Schwellwert TL2 für die zweite Gruppe von Phasen zu einem Zeitpunkt t24 erreicht ist, wird auch der Phasenkurzschluss für diese zweite Gruppe von Phasen aufgehoben. Es kommt zu einer positiven Spannungsspitze 502, die hier aber aufgrund der niedrigeren geschalteten Ströme geringer ausfällt als in dem in 3B dargestellten Fall, in dem sämtliche Phasen geschaltet werden. Die positive Spannungsspitze wird durch die zweite (längere) Filter- bzw. Totzeit D2 für die zweite Gruppe von Phasen ausgeblendet.If the voltage UB now reaches the lower (second) threshold value TL1 for the first group of phases at a time t23, the phase short circuit for the first group of phases (see state indicator P1) is canceled and initially the voltage UB rises slightly until it drops to the lower (second) threshold TL2 for the second group of phases. As soon as this lower (second) threshold value TL2 for the second group of phases is reached at a time t24, the phase short circuit for this second group of phases is also canceled. It comes to a positive voltage spike 502 , but here due to the lower switched currents lower than in the 3B illustrated case in which all phases are switched. The positive voltage spike is masked by the second (longer) filter or dead time D2 for the second group of phases.

Die Spannung UB steigt anschließend regulär wieder an, bis sie zu einem Zeitpunkt t25 den oberen (ersten) Schwellwert TH2 für die zweite Gruppe von Phasen erreicht und der Phasenkurzschluss für die zweite Gruppe von Phasen wieder eingeleitet wird. Dies führt wieder zu einer negativen Spannungsspitze 503 und reicht aus, die Spannung UB absinken zu lassen, bevor sie den oberen (ersten) Schwellwert TH1 für die erste Gruppe von Phasen erreicht. Daher bleibt die erste Gruppe von Phasen nun längerfristig in der aktiven Gleichrichtung, wird also längerfristig nicht kurzgeschlossen (siehe Zustandsanzeiger P1 ab Zeitpunkt t23). Der weitere Verlauf ab einem Zeitpunkt t26 entspricht jenem ab dem Zeitpunkt t24, bis eine ausreichende Entregung des Generators eingetreten bzw. die Spannung ausgeregelt ist und der obere (erste) Schwellwert TH2 auch für die zweite Gruppe von Phasen nicht mehr erreicht wird.The voltage UB then regularly rises again until it reaches the upper (first) threshold value TH2 for the second group of phases at a time t25 and the phase short circuit for the second group of phases is reintroduced. This again leads to a negative voltage spike 503 and is sufficient to cause the voltage UB to decrease before reaching the upper (first) threshold TH1 for the first group of phases. Therefore, the first group of phases now remains in the active rectification for a longer time, so it is not short-circuited in the long term (see status indicator P1 from time t23). The further course from a time t26 corresponds to that from the time t24 until sufficient de-energizing of the generator has occurred or the voltage has been corrected and the upper (first) threshold value TH2 is no longer reached even for the second group of phases.

In 6 ist eine entsprechende Vorgehensweise im Fall B am Beispiel einer sechsphasigen elektrischen Maschine bzw. eines entsprechenden Gleichrichters veranschaulicht. Hier ergeben sich etwas andere Spannungsverläufe als im Fall einer fünfphasigen Maschine. Dies liegt daran, dass eine sechsphasige Maschine üblicherwiese wie zwei dreiphasige Maschinen aufgebaut ist. Durch das Kurzschließen der Ströme einer der beiden Teilmaschinen werden die Ströme in der anderen Maschine nicht beeinflusst. Dadurch kann durch Kurzschließen einer Teilmaschine der Abgabestrom übergangsweise halbiert werden. In 6 is a corresponding procedure in the case B using the example of a six-phase electric machine or a corresponding rectifier illustrated. Here are slightly different voltage curves than in the case of a five-phase machine. This is because a six-phase machine is usually constructed as two three-phase machines. Short-circuiting the currents of one of the two sub-machines does not affect the currents in the other machine. As a result, the output current can be halved transitionally by shorting a submachine.

Wie in 3B und 5 entspricht die Spannung UB bis zu einem bestimmten Zeitpunkt, hier dem Zeitpunkt t30, dem eingeregelten Normalwert, beispielsweise 14 Volt. Zu dem Zeitpunkt t30 kommt es zu einem Lastabwurfsereignis, aufgrund dessen die Spannung im Wesentlichen wie bereits zu 5 erläutert aufgrund der vorhandenen Kapazitäten nur langsam ansteigt. Zu einem Zeitpunkt t31 erreicht diese Spannung UB auch hier den oberen (ersten) Schwellwert TH2 für die zweite Gruppe von Phasen. Daher wird ein Phasenkurzschluss für die zweite Gruppe von Phasen eingeleitet (siehe Zustandsanzeiger P2) und der Anstieg der Spannung UB verflacht sich. Zu einem Zeitpunkt t32 erreicht die Spannung UB auch hier den oberen (ersten) Schwellwert TH1 für die erste Gruppe von Phasen. Daher wird ein Phasenkurzschluss auch für die erste Gruppe von Phasen eingeleitet (siehe Zustandsanzeiger P1), es kommt zu einer negativen Spannungsspitze 601 und die Spannung UB sinkt anschließend ab.As in 3B and 5 corresponds to the voltage UB until a certain time, here the time t30, the normal value regulated, for example, 14 volts. At time t30, a load dump event occurs, due to which the voltage substantially increases as it already did 5 due to the available capacities it only increases slowly. At a point in time t31, this voltage UB here too reaches the upper (first) threshold value TH2 for the second group of phases. Therefore, a phase short circuit is initiated for the second group of phases (see state indicator P2) and the rise of the voltage UB flattens out. At a point in time t32, the voltage UB here too reaches the upper (first) threshold value TH1 for the first group of phases. Therefore, a phase short circuit is also initiated for the first group of phases (see state indicator P1), there is a negative voltage spike 601 and the voltage UB then decreases.

Wenn die Spannung UB nun zu einem Zeitpunkt t33 den unteren (zweiten) Schwellwert TL1 für die erste Gruppe von Phasen erreicht, wird der Phasenkurzschluss für die erste Gruppe von Phasen (siehe Zustandsanzeiger P1) aufgehoben. Anders als gemäß 5 kommt es hier jedoch zunächst zu einer positiven Spannungsspitze 602 und anschließend zu einem regulären Anstieg. Der untere (zweite) Schwellwert TL für die zweite Gruppe von Phasen wird hier nicht erreicht, so dass diese zweite Gruppe von Phasen (bis eine ausreichende Entregung des Generators eingetreten bzw. die Spannung ausgeregelt ist) dauerhaft im Kurzschluss verbleibt (siehe Zustandsanzeiger P2).If the voltage UB now reaches the lower (second) threshold TL1 for the first group of phases at a time t33, the phase short circuit for the first group of phases (see state indicator P1) is canceled. Other than according to 5 However, it comes here initially to a positive voltage spike 602 and then to a regular increase. The lower (second) threshold TL for the second group of phases is not reached here, so that this second group of phases (until a sufficient deenergizing of the generator has occurred or the voltage has been corrected) remains permanently in the short circuit (see status indicator P2).

Die anschließende Überschreitung des zweiten (oberen) Schwellwerts TH2 für die zweite Gruppe von Phasen hat daher keine Effekte, da die zweite Gruppe von Phasen bereits im Kurzschluss ist. Die Überschreitung des zweiten (oberen) Schwellwerts TH1 für die erste Gruppe von Phasen zu einem Zeitpunkt t34 führt dagegen zu einer Einleitung des Kurzschlusses auch für diese zweite Gruppe von Phasen. Der weitere Verlauf ab dem Zeitpunkt t34 ähnelt jenem ab dem Zeitpunkt t32, wobei jedoch durch das Schalten kleinerer Ströme auch niedrigere Spannungsspitzen zu verzeichnen sind.The subsequent exceeding of the second (upper) threshold TH2 for the second group of phases therefore has no effects, since the second group of phases is already in short circuit. On the other hand, the exceeding of the second (upper) threshold value TH1 for the first group of phases at a time t34 leads to an initiation of the short circuit also for this second group of phases. The further course from the time t34 is similar to that from the time t32, but by switching smaller currents and lower voltage spikes are recorded.

In 7 ist veranschaulicht, weshalb vorteilhafterweise für eine fünfphasige elektrische Maschine bzw. einen Gleichrichter eine geeignete Gruppierung der Phasen vorgenommen werden sollte. In 5 sind fünf Phasenströme in A auf der Ordinate über die Zeit in ms auf der Abszisse aufgetragen.In 7 is illustrated, why advantageously for a five-phase electric machine or a rectifier, a suitable grouping of the phases should be made. In 5 For example, five phase currents in A are plotted on the ordinate over time in ms on the abscissa.

Es ist hierbei stets darauf zu achten, dass die erste Gruppe von Phasen (mit den jeweils höheren ersten, oberen und zweiten, unteren Schwellwerten) zu jeder beliebigen Zeit Strom an das Bordnetz abgeben kann. Würde man hier ungünstigerweise die Phasen mit den Strömen 11, 12 und 13 gruppieren, ergäbe sich in einem Zeitraum 701 keine Stromabgabe in das Bordnbetz. Werden stattdessen die Phasen mit den Strömen 12, 13 und 15 gruppiert, kann zu jedem Zeitpunkt eine Stromabgabe ins Bordnetz erfolgen.It must always be ensured that the first group of phases (with the respective higher first, upper and second, lower threshold values) can deliver power to the electrical system at any time. Would you here unfavorably the phases with the currents 11 . 12 and 13 Grouping would result in a period of time 701 no electricity in the on-board network. Instead become the phases with the currents 12 . 13 and 15 grouped, can be done at any time a current delivery to the electrical system.

Für eine sechsphasige Maschine ergibt sich die vorteilhafte Paketierung dadurch, dass jeweils eine 3-phasige Teilmaschine eine Gruppe bildet.For a six-phase machine, the advantageous packaging results from the fact that in each case a 3-phase sub-machine forms a group.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102013108830 A1 [0017]DE 102013108830 A1

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines aktiven Brückengleichrichters (10), der über wenigstens fünf Phasenanschlüsse (U-Y) mit einer generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine (20) in einem Bordnetz (200) eines Kraftfahrzeugs verbunden ist und Gleichspannungsanschlüsse (B+, B-) aufweist, wobei in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (20) eine Spannung (UA, UB) zwischen den Gleichspannungsanschlüssen (B+, B-) ausgewertet wird, wobei - ein Phasenkurzschluss zwischen einer ersten Gruppe der Phasenanschlüsse (U-Y) eingeleitet wird, sobald die Spannung (UA, UB) einen für die erste Gruppe definierten ersten Schwellwert (UH1) überschritten hat und danach eine erste Totzeit (D1) verstrichen ist, - der Phasenkurzschluss zwischen der ersten Gruppe der Phasenanschlüsse (U-Y) so lange beibehalten wird, so lange die Spannung (UA, UB) einen für die erste Gruppe definierten zweiten Schwellwert (UL1) nicht unterschritten hat und danach die erste Totzeit (D1) oder eine weitere Totzeit noch nicht verstrichen ist, - ein Phasenkurzschluss zwischen einer zweiten Gruppe der Phasenanschlüsse (U-Y) eingeleitet wird, sobald die Spannung (UA, UB) einen für die zweite Gruppe definierten ersten Schwellwert (UH2) überschritten hat und danach eine zweite Totzeit (D2) verstrichen ist, - der Phasenkurzschluss zwischen der zweiten Gruppe der Phasenanschlüsse (U-Y) so lange beibehalten wird, so lange die Spannung (UA, UB) einen für die zweite Gruppe definierten zweiten Schwellwert (UL2) nicht unterschritten hat und danach die zweite Totzeit (D2) oder eine weitere Totzeit noch nicht verstrichen ist, wobei der für die erste Gruppe definierte erste Schwellwert (UH1) oberhalb des für die zweite Gruppe definierten ersten Schwellwerts (UH2) liegt, der für die erste Gruppe definierte zweite Schwellwert (UL1) oberhalb des für die zweite Gruppe definierten zweiten Schwellwerts (UL2) liegt und wobei die erste Totzeit kürzer als die zweite Totzeit ist.Method for operating an active bridge rectifier (10), which is connected via at least five phase terminals (UY) with a generator-operable electric machine (20) in a vehicle electrical system (200) of a motor vehicle and DC connections (B +, B-), wherein in one generator operation of the electric machine (20) a voltage (UA, UB) between the DC voltage terminals (B +, B-) is evaluated, wherein a phase short circuit between a first group of the phase terminals (U-Y) is initiated as soon as the voltage (UA, UB) has exceeded a first threshold value (UH1) defined for the first group and then a first dead time (D1) has elapsed, - The phase short between the first group of the phase terminals (UY) is maintained as long as the voltage (UA, UB) has not fallen below a second threshold defined for the first group (UL1) and then the first dead time (D1) or a more dead time has not passed, a phase short circuit between a second group of the phase terminals (U-Y) is initiated as soon as the voltage (UA, UB) has exceeded a first threshold value (UH2) defined for the second group and then a second dead time (D2) has elapsed, - The phase short between the second group of phase terminals (UY) is maintained as long as the voltage (UA, UB) has not fallen below a second threshold defined for the second group (UL2) and then the second dead time (D2) or a another dead time has not yet elapsed, wherein the first threshold defined for the first group (UH1) is above the first threshold defined for the second group (UH2), the second threshold (UL1) defined for the first group is above that for the second group defined second threshold (UL2) and wherein the first dead time is shorter than the second dead time. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der für die erste Gruppe definierte erste Schwellwert (UH1) in einem Abstand oberhalb des für die erste Gruppe definierten zweiten Schwellwerts (UL1) liegt, der einem Abstand entspricht, in dem der für die zweite Gruppe definierte erste Schwellwert (UH2) oberhalb des für die zweite Gruppe definierten zweiten Schwellwerts (UL2) liegt.Method according to Claim 1 in which the first threshold value (UH1) defined for the first group lies at a distance above the second threshold value (UL1) defined for the first group, which corresponds to a distance in which the first threshold value (UH2) defined for the second group is above of the second threshold (UL2) defined for the second group. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der für die erste Gruppe definierte erste Schwellwert (UH1) bei 22 bis 30 V und der für die erste Gruppe definierte zweite Schwellwert (UL1) bei 16 bis 22 V liegt.Method according to one of the preceding claims, in which the first threshold value (UH1) defined for the first group is 22 to 30 V and the second threshold value (UL1) defined for the first group is 16 to 22 V. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der für die erste Gruppe definierte erste Schwellwert (UH1) in einem Abstand von 1 bis 5 V oberhalb des für die zweite Gruppe definierten ersten Schwellwerts (UH2) liegt, und bei dem der für die erste Gruppe definierte zweite Schwellwert (UL1) in demselben Abstand oberhalb des für die zweite Gruppe definierten zweiten Schwellwerts (UL2) liegt.Method according to Claim 3 in which the first threshold value (UH1) defined for the first group lies at a distance of 1 to 5 V above the first threshold value (UH2) defined for the second group, and in which the second threshold value (UL1) defined for the first group is the same distance above the second threshold (UL2) defined for the second group. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Anzahl der Phasenanschlüsse (U-Y) fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn beträgt.Method according to one of the preceding claims, in which the number of phase connections (U-Y) is five, six, seven, eight, nine or ten. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste Gruppe einen ersten Teil und die zweite Gruppe den Rest der Phasenanschlüsse (U-Y) umfasst, wobei die Anzahl der Phasenanschlüsse (U-Y) in der ersten Gruppe sich um höchstens eins von der Anzahl der Phasenanschlüsse in der zweiten Gruppe unterscheidet.Method according to one of the preceding claims, in which the first group comprises a first part and the second group the remainder of the phase connections (UY), wherein the number of phase connections (UY) in the first group is at most one of the number of phase connections in the second group is different. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Aufteilung der zwei Gruppen dergestalt erfolgt, dass jede der beiden Gruppen für sich in jeder beliebigen Winkellage und insbesondere in einem möglichst hohen Winkelbereich einen abgebenden Strom erzeugen kann.Method according to Claim 6 , Wherein the division of the two groups takes place in such a way that each of the two groups can generate for itself in any angular position and in particular in the highest possible angular range, a donating stream. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Arithmetic unit which is adapted to carry out a method according to one of the preceding claims. Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.Computer program that causes a computing unit, a method according to one of Claims 1 to 7 when executed on the computing unit. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 9 ,

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