DE102018215898A1

DE102018215898A1 - Charge controller for an alternator

Info

Publication number: DE102018215898A1
Application number: DE102018215898.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Herz; Imre Dobany; Marton Doskar; Tamas Hajdu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-03-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laderegler (1) für eine Drehstromlichtmaschine (2), aufweisend eine Recheneinheit (3), die ausgebildet ist zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Ausgangsspannung (B+) der Drehstromlichtmaschine (2), Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Phasenspannung (V) zwischen einem Phasenleiter (4) der Drehstromlichtmaschine (2) und einem Nullpotential (GND), Erkennen eines Defekts der Drehstromlichtmaschine (2), wenn der erfasste Verlauf der elektrischen Ausgangsspannung (B+) eine Amplitude größer als ein vordefinierter Schwellwert und eine Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches einer Frequenz des erfassten Verlaufs der elektrischen Phasenspannung (V) ist, aufweist, und Ausgeben eines Fehlersignals und/oder Reduzieren einer Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine (2) als Reaktion auf einen erkannten Defekt der Drehstromlichtmaschine (2).

The invention relates to a charge controller (1) for a three-phase generator (2), comprising a computing unit (3) which is designed to detect a time profile of an electrical output voltage (B +) of the three-phase generator (2), and to record a time profile of an electrical phase voltage (V) between a phase conductor (4) of the three-phase generator (2) and a zero potential (GND), detection of a defect in the three-phase generator (2) when the detected profile of the electrical output voltage (B +) has an amplitude greater than a predefined threshold value and a frequency , which is an integral multiple of a frequency of the detected profile of the electrical phase voltage (V), and outputting an error signal and / or reducing an output power of the alternator (2) in response to a detected defect in the alternator (2).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine. Außerdem betrifft die Erfindung eine Drehstromlichtmaschine umfassend einen derartigen Laderegler sowie ein Verfahren zum Erkennen eines Defekts an verschiedenen Komponenten der Drehstromlichtmaschine.The present invention relates to a charge controller for an alternator. In addition, the invention relates to an alternator comprising such a charge controller and a method for detecting a defect in various components of the alternator.

Aus dem Stand der Technik sind Drehstromlichtmaschinen bekannt. Solche Drehstromlichtmaschinen werden üblicherweise in Fahrzeugen eingesetzt, um eine Fahrzeugbatterie mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Drehstromlichtmaschine kann insbesondere als klassische Synchronmaschine ausgebildet sein.Three-phase alternators are known from the prior art. Such three-phase alternators are usually used in vehicles to supply a vehicle battery with electrical energy. The three-phase alternator can in particular be designed as a classic synchronous machine.

Um die von der Drehstromlichtmaschine aus der Bewegungsenergie eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs gewandelte elektrische Energie in das Bordnetz des Fahrzeugs einzuspeisen, werden ein Laderegler sowie ein Gleichrichter verwendet. Der Gleichrichter wird üblicherweise durch eine Verschaltung von Gleichrichtungselementen wie Dioden, Zenerdioden oder MOSFETs gebildet. Über den Laderegler lässt sich eine Ausgangsleistung, insbesondere eine Ausgangsspannung, der Drehstromlichtmaschine einstellen.In order to feed the electrical energy converted by the three-phase alternator from the kinetic energy of an internal combustion engine of the vehicle into the vehicle electrical system, a charge controller and a rectifier are used. The rectifier is usually formed by connecting rectification elements such as diodes, Zener diodes or MOSFETs. An output power, in particular an output voltage, of the three-phase alternator can be set via the charge controller.

Weist der Gleichrichter einen Defekt auf, beispielsweise ein kurzgeschlossenes oder unterbrochenes Gleichrichtungselement, so besteht einerseits die Gefahr einer Unterspannung oder im Extremfall eines Kurzschluss zwischen einer Hochpotentialseite und einer Niederpotentialseite des Gleichrichters und damit möglicherweise auch des Boardnetzes des Fahrzeugs.If the rectifier has a defect, for example a short-circuited or interrupted rectification element, there is on the one hand the risk of undervoltage or, in extreme cases, a short circuit between a high-potential side and a low-potential side of the rectifier and thus possibly also the on-board network of the vehicle.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Laderegler erlaubt ein sicheres und zuverlässiges Erkennen eines Defekts verschiedener Komponenten einer Drehstromlichtmaschine, insbesondere eines Gleichrichters und/oder eines Stators. Dabei ist insbesondere ein schnelles Erkennen eines solchen Defekts und damit die Möglichkeit eines schnellen Reagierens auf diesen Defekt erreicht. Somit kann die Drehstromlichtmaschine und/oder die gesamte Fahrzeugelektronik bei einem Defekt schnell, sicher und zuverlässig in einen stabilen und/oder sicheren Zustand überführt werden.The charge controller according to the invention enables a reliable and reliable detection of a defect in various components of an alternator, in particular a rectifier and / or a stator. In particular, a quick recognition of such a defect and thus the possibility of a quick reaction to this defect is achieved. Thus, the three-phase alternator and / or the entire vehicle electronics can be quickly, safely and reliably converted to a stable and / or safe state in the event of a defect.

Der Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine weist eine Recheneinheit auf. Die Recheneinheit ist ausgebildet, einen zeitlichen Verlauf einer elektrischen Ausgangsspannung der Drehstromlichtmaschine zu erfassen. Die elektrische Ausgangsspannung ist diejenige Spannung, die von der Drehstromlichtmaschine an das Bordnetz des Fahrzeugs angelegt wird. Somit darf die Ausgangsspannung nicht höher sein als eine Ladeschlussspannung eines in dem Bordnetz des Fahrzeugs angebrachten Akkumulators. Gleichzeitig ist die elektrische Ausgangsspannung bevorzugt als konstante Spannung mit geringer Welligkeit vorzusehen. Die elektrische Ausgangsspannung ist somit vorteilhafterweise konstant. Außerdem ist die Recheneinheit zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Phasenspannung zwischen einem Phasenleiter der Drehstromlichtmaschine und einem Nullpotential ausgebildet. Durch den Phasenleiter ist die Drehstromlichtmaschine ausgebildet, eine durch eine Bewegung eines Rotors in einer Statorwicklung induzierte Spannung an einen Gleichrichter der Drehstromlichtmaschine anzulegen. Der Laderegler kann die Spannung an einem der Phasenleiter erfassen. Dabei ist insbesondere zu erwarten, dass der Verlauf der elektrischen Phasenspannung ein Tastverhältnis von 50 % aufweist. Somit ist die elektrische Phasenspannung nicht konstant.The charge controller for an alternator has a computing unit. The computing unit is designed to record a time profile of an electrical output voltage of the three-phase alternator. The electrical output voltage is the voltage that is applied by the alternator to the vehicle electrical system. Thus, the output voltage must not be higher than an end-of-charge voltage of an accumulator installed in the vehicle electrical system. At the same time, the electrical output voltage should preferably be provided as a constant voltage with little ripple. The electrical output voltage is thus advantageously constant. In addition, the computing unit is designed to detect a time profile of an electrical phase voltage between a phase conductor of the three-phase alternator and a zero potential. The three-phase alternator is designed by the phase conductor to apply a voltage induced by the movement of a rotor in a stator winding to a rectifier of the alternator. The charge controller can detect the voltage on one of the phase conductors. It can be expected in particular that the course of the electrical phase voltage has a pulse duty factor of 50%. The electrical phase voltage is therefore not constant.

Die Recheneinheit ist weiterhin ausgebildet, einen Defekt der Drehstromlichtmaschine zu erkennen. Dies ist dann der Fall, wenn der erfasste Verlauf der elektrischen Ausgangsspannung eine Amplitude größer als ein vordefinierter Schwellwert und eine Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches einer Frequenz des erfassten Verlaufs der elektrischen Phasenspannung ist, aufweist. Bevorzugt kann die Frequenz auch mehrere einstellbare ganzzahlige Vielfache der Frequenz des erfassten Verlaufs betragen. Insbesondere lassen sich charakteristische Frequenzen und Amplituden des Verlaufs der elektrischen Ausgangsspannung unterschiedlichen Fehlerbildern zuordnen. Sollte die Amplitude der elektrischen Ausgangsspannung größer sein als der Schwellwert und sollte eine Frequenz der elektrischen Ausgangsspannung ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Phasenspannung sein, so ist von einem Defekt der Drehstromlichtmaschine auszugehen. Die Recheneinheit ist daher ausgebildet, als Reaktion auf das Erkennen eines solchen Defekts ein Fehlersignal auszugeben und/oder eine Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine zu reduzieren. Der Laderegler kann somit schnell, sicher und zuverlässig auf eine Fehlersituation reagieren, so dass ein Defekt der Drehstromlichtmaschine nicht zwangsläufig zu weiteren Defekten von Komponenten der Drehstromlichtmaschine und/oder in dem Bordnetz des Fahrzeugs führt. Vielmehr kann durch entsprechende Gegenmaßnahmen insbesondere ein Kurzschluss in dem Bordnetz des Fahrzeugs verhindert werden, wodurch ein sicherer und zu verlässiger Betrieb der Drehstromlichtmaschine sichergestellt ist.The computing unit is also designed to detect a defect in the three-phase alternator. This is the case when the detected profile of the electrical output voltage has an amplitude greater than a predefined threshold value and a frequency which is an integer multiple of a frequency of the recorded profile of the electrical phase voltage. The frequency can preferably also be a plurality of adjustable integer multiples of the frequency of the detected curve. In particular, characteristic frequencies and amplitudes of the course of the electrical output voltage can be assigned to different error patterns. If the amplitude of the electrical output voltage is greater than the threshold value and if a frequency of the electrical output voltage is an integer multiple of the frequency of the phase voltage, then a defect in the three-phase alternator can be assumed. The computing unit is therefore designed to output an error signal in response to the detection of such a defect and / or to reduce an output power of the three-phase alternator. The charge controller can thus react quickly, safely and reliably to a fault situation, so that a defect in the three-phase generator does not necessarily lead to further defects in components of the three-phase generator and / or in the vehicle electrical system. Rather, appropriate countermeasures, in particular, can prevent a short circuit in the vehicle electrical system, thereby ensuring safe and reliable operation of the three-phase generator.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The dependent claims contain preferred developments of the invention.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Recheneinheit ausgebildet ist, an eine Erregerwicklung der Drehstromlichtmaschine abgegebene Erregerleistung zu reduzieren, um die Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine zu reduzieren. Insbesondere erfolgt ein Reduzieren des von dem Laderegler zu der Erregerwicklung fließenden elektrischen Stroms. Die Erregerwicklung ist insbesondere an einem Rotor der Drehstromlichtmaschine angebracht. Somit lässt sich eine Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine im Falle eines Defekts des Gleichrichters schnell und zuverlässig reduzieren, um weitere Beschädigungen innerhalb der Drehstromlichtmaschine und/oder des elektrischen Bordnetzes des Fahrzeugs zu vermeiden. Die Recheneinheit ist bevorzugt außerdem ausgebildet, das Fehlersignal an eine übergeordnete Steuereinheit auszugeben. Dies erfolgt besonders vorteilhaft durch Setzen eines Fehlerflags. Somit kann eine übergeordnete Steuereinheit erkennen, dass ein Defekt in dem Gleichrichter vorliegt. Die übergeordnete Steuereinheit kann weitere Maßnahmen aktivieren, um eine Beschädigung von Komponenten des Bordnetzes des Fahrzeugs zu vermeiden, beispielsweise kann die Steuereinheit die Drehstromlichtmaschine von dem Bordnetz des Fahrzeugs trennen. It is preferably provided that the computing unit is designed to reduce excitation power delivered to an excitation winding of the three-phase alternator in order to reduce the output power of the three-phase alternator. In particular, the electrical current flowing from the charge controller to the excitation winding is reduced. The field winding is in particular attached to a rotor of the three-phase alternator. In this way, an output power of the three-phase alternator can be quickly and reliably reduced in the event of a defect in the rectifier in order to avoid further damage within the three-phase alternator and / or the electrical system of the vehicle. The computing unit is preferably also designed to output the error signal to a higher-level control unit. This is done particularly advantageously by setting an error flag. A higher-level control unit can thus recognize that there is a defect in the rectifier. The higher-level control unit can activate further measures in order to avoid damage to components of the vehicle electrical system, for example the control unit can separate the three-phase generator from the vehicle electrical system.

Bevorzugt ist die Recheneinheit ausgebildet, den erfassten Verlauf der elektrischen Ausgangsspannung mit dem erfassten Verlauf der Phasenspannung zu vergleichen. Auf diese Weise lässt sich eine Art des Defekts ermitteln. Insbesondere berechnet die Recheneinheit diesen Vergleich und ist eingerichtet, Fehlerindikatoren zu erfassen und zu bewerten. Insbesondere umfassen die Fehlerindikatoren die Amplitude des Verlaufs der elektrischen Ausgangsspannung und eine Frequenz des Verlaufs der elektrischen Ausgangsspannung im Vergleich zu dem Verlauf der Phasenspannung. Auf diese Weise differenzierbare Fehler sind insbesondere ein Kurzschluss innerhalb des Gleichrichters auf einer Hochpotentialseite und/oder ein Kurzschluss des Gleichrichters auf einer Niederpotentialseite und/oder eine Unterbrechung des Gleichrichters auf der Hochpotentialseite und/oder eine Unterbrechung des Gleichrichters auf der Niederpotentialseite des Gleichrichters und/oder einen Kurzschluss zweier Phasen des Stators und/oder einen Kurzschluss einer Phase des Stators mit einem Massepotential und/oder eine Unterbrechung des Stators zwischen zwei Phasen und/oder eine Unterbrechung der Phasenleiter zwischen Stator und Gleichrichter. Insbesondere führen alle diese Fehlerbilder zu unterschiedlichen charakteristischen Verläufen der Ausgangsspannung und der Phasenspannung. Insbesondere steigt eine Amplitude der Ausgangsspannung über den zuvor beschriebenen vordefinierten Schwellwert und eine Frequenz der Ausgangsspannung ist ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der gleichzeitig messbaren Phasenspannung eines Phasenleiters. Durch die detaillierte Diagnostik des Fehlerbilds anhand des Vergleichs der Ausgangsspannung mit der Phasenspannung ist eine sichere und zuverlässige Detektion unterschiedlicher Defekte der Drehstromlichtmaschine ermöglicht. Insbesondere kann von dem Laderegler nicht nur eine Fehlermeldung ausgegeben werden, dass ein Defekt generell vorliegt, sondern es lassen sich auch Informationen über die Art des Defekts ausgeben. Somit kann eine übergeordnete Steuereinheit einen Hinweis auf eine defekte Komponente an einen Benutzer und/oder an eine Werkstatt ausgeben. Gleichzeitig kann der Laderegler und/oder die übergeordnete Steuereinheit eine auf das konkrete Fehlerbild hinpassende Maßnahme ergreifen, beispielsweise ein Absenken der Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine.The computing unit is preferably designed to compare the detected profile of the electrical output voltage with the recorded profile of the phase voltage. A type of defect can be determined in this way. In particular, the computing unit calculates this comparison and is set up to record and evaluate error indicators. In particular, the error indicators include the amplitude of the profile of the electrical output voltage and a frequency of the profile of the electrical output voltage compared to the profile of the phase voltage. Errors that can be differentiated in this way are in particular a short circuit within the rectifier on a high potential side and / or a short circuit of the rectifier on a low potential side and / or an interruption of the rectifier on the high potential side and / or an interruption of the rectifier on the low potential side of the rectifier and / or a short circuit of two phases of the stator and / or a short circuit of a phase of the stator with a ground potential and / or an interruption of the stator between two phases and / or an interruption of the phase conductor between the stator and rectifier. In particular, all of these fault patterns lead to different characteristic profiles of the output voltage and the phase voltage. In particular, an amplitude of the output voltage rises above the predefined threshold value described above, and a frequency of the output voltage is an integral multiple of the frequency of the phase voltage of a phase conductor that can be measured at the same time. The detailed diagnosis of the fault pattern based on the comparison of the output voltage with the phase voltage enables reliable and reliable detection of different defects in the three-phase generator. In particular, the charge controller can not only issue an error message that a defect is generally present, but also information about the type of defect can be output. A higher-level control unit can thus issue an indication of a defective component to a user and / or to a workshop. At the same time, the charge controller and / or the higher-level control unit can take a measure that matches the specific fault pattern, for example lowering the output power of the three-phase alternator.

Vorteilhafterweise ist die Recheneinheit ausgebildet, den Vergleich mittels Filtern des erfassten Verlaufs der elektrischen Ausgangsspannung zu ermitteln. Das Filtern ist bevorzugt ein adaptives Filtern in Abhängigkeit einer Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors der Drehstromlichtmaschine. Durch ein entsprechendes Filtern lässt sich insbesondere ermitteln, ob und zu welchem Grad der Verlauf der Ausgangsspannung einem vordefinierten Fehlerbild entspricht. Insbesondere durch ein angepasstes Filter lässt sich das erfasste Signal optimal auf die Systemfrequenz anpassen, um zum einen Störungen auszufiltern und zum anderen das Nutzsignal nicht zu stark zu dämpfen. Die Filterung kann insbesondere mehrstufig und mit definierten Grenzfrequenzen am Ende einer Fertigung des Gleichrichters oder der Drehstromlichtmaschine eingestellt werden. Bei entsprechender Übereinstimmung des Verlaufs der Ausgangsspannung mit dem vordefinierten Fehlerbild ist davon auszugehen, dass das vordefinierte Fehlerbild vorliegt. Somit kann das Fehlerbild schnell und zuverlässig ermittelt werden. Somit kann der Laderegler rasch auf einen Defekt der Drehstromlichtmaschine reagieren, um eine Beschädigung von weiteren Komponenten zu verhindern.The computing unit is advantageously designed to determine the comparison by means of filtering the detected profile of the electrical output voltage. The filtering is preferably an adaptive filtering as a function of a rotational speed of a rotor of the three-phase generator. Appropriate filtering can be used in particular to determine whether and to what degree the course of the output voltage corresponds to a predefined error pattern. The detected signal can be optimally adapted to the system frequency, in particular by means of an adapted filter, on the one hand to filter out interference and on the other hand not to dampen the useful signal too strongly. The filtering can in particular be set in several stages and with defined cut-off frequencies at the end of production of the rectifier or the three-phase generator. If the course of the output voltage matches the predefined error pattern, it can be assumed that the predefined error pattern is present. The fault pattern can thus be determined quickly and reliably. The charge controller can thus react quickly to a defect in the three-phase alternator in order to prevent damage to further components.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Drehstromlichtmaschine. Die Drehstromlichtmaschine umfasst einen Laderegler wie zuvor beschrieben. Außerdem umfasst die Drehstromlichtmaschine einen Gleichrichter, über den Wicklungen eines Stators der Drehstromlichtmaschine elektrisch mit einem elektrischen Bordnetz eines Fahrzeugs koppelbar sind. Um bei einem Defekt des Gleichrichters und/oder Stators Schäden an dem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs zu vermeiden, kann die Recheneinheit des Ladereglers, wie zuvor beschrieben, den Defekt in dem Gleichrichter erkennen und die Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine reduzieren und/oder ein Fehlersignal ausgeben.The invention also relates to an alternator. The three-phase alternator comprises a charge controller as previously described. In addition, the three-phase generator comprises a rectifier, via which windings of a stator of the three-phase generator can be electrically coupled to an electrical system of a vehicle. In order to avoid damage to the electrical system of the vehicle in the event of a defect in the rectifier and / or stator, the computing unit of the charge controller, as described above, can detect the defect in the rectifier and reduce the output power of the alternator and / or output an error signal.

Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Wicklungen des Stators in einer Sternschaltung oder in einer Dreiecksschaltung verschaltet sind. In beiden Fällen sind insbesondere drei Phasenleiter vorhanden, um jeweils eine Phase des generierten Drehstroms abzuführen.It is particularly advantageous that the windings of the stator are connected in a star connection or are connected in a delta connection. In both cases there are in particular three phase conductors in order to discharge one phase of the three-phase current generated.

Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erkennen eines Defekts einer Drehstromlichtmaschine. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zunächst erfolgt ein Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Ausgangsspannung der Drehstromlichtmaschine. Zusätzlich erfolgt ein Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Phasenspannung zwischen einem Phasenleiter der Drehstromlichtmaschine und einem Nullpotential. Diese beiden Schritte des Erfassens der entsprechenden zeitlichen Verläufe werden vorteilhafterweise gleichzeitig ausgeführt. Bei der elektrischen Ausgangsspannung handelt es sich insbesondere um eine solche Spannung, die von der Drehstromlichtmaschine ausgegeben wird. Somit ist die elektrische Ausgangsspannung insbesondere konstant und eine Welligkeit des somit erfassten Verlaufs gering. Insbesondere kann zusätzlich eine Filterung erfolgen. Bei der elektrischen Phasenspannung handelt es sich insbesondere um eine Spannung mit einem Tastverhältnis von 50 %, wodurch die Phasenspannung nicht konstant ist. Es wird ein Defekt der Drehstromlichtmaschine dann erkannt, wenn der erfasste Verlauf der elektrischen Ausgangsspannung eine Amplitude größer als einen vordefinierten Schwellwert und eine Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches einer Frequenz des erfassten Verlaufs der elektrischen Phasenspannung ist, aufweist. Insbesondere sind einzelne Frequenzen charakteristisch für gewisse Fehlerbilder. Generell lässt sich jedoch der Defekt daran erkennen, wenn die beschriebenen Voraussetzungen für Amplitude und Frequenz erfüllt sind. In diesem Fall ist von einer beschädigten Komponente der Drehstromlichtmaschine auszugehen. Es erfolgt daher als letzter Schritt ein Ausgeben eines Fehlersignals und/oder ein Reduzieren einer Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine. Somit kann auf dem erkannten Defekt der Drehstromlichtmaschine schnell und zuverlässig reagiert werden. Insbesondere ist die Gefahr einer Beschädigung weiterer Komponenten aufgrund von Kurzschluss reduziert oder vollständig gebannt.Finally, the invention relates to a method for detecting a defect in an alternator. The method comprises the following steps: First, a time profile of an electrical output voltage of the three-phase alternator is recorded. In addition, a time profile of an electrical phase voltage is detected between a phase conductor of the three-phase generator and a zero potential. These two steps of recording the corresponding temporal courses are advantageously carried out simultaneously. The electrical output voltage is, in particular, such a voltage that is output by the three-phase alternator. The electrical output voltage is thus in particular constant and a ripple in the course thus detected is low. In particular, filtering can also take place. The electrical phase voltage is in particular a voltage with a duty cycle of 50%, as a result of which the phase voltage is not constant. A defect in the three-phase alternator is recognized when the detected profile of the electrical output voltage has an amplitude greater than a predefined threshold value and a frequency that is an integral multiple of a frequency of the recorded profile of the electrical phase voltage. In particular, individual frequencies are characteristic of certain error patterns. In general, however, the defect can be recognized if the described requirements for amplitude and frequency are met. In this case, a damaged component of the alternator can be assumed. The last step is therefore to output an error signal and / or to reduce an output power of the three-phase alternator. This means that you can react quickly and reliably to the detected defect in the three-phase alternator. In particular, the risk of damage to other components due to a short circuit is reduced or completely eliminated.

Das Reduzieren der Ausgangsleistung erfolgt insbesondere durch Reduzierung einer an einer Erregerwicklung der Drehstromlichtmaschine abgegebene Erregerleistung. Insbesondere wird ein von dem Laderegler zu der Erregerwicklung fließender elektrischer Strom reduziert oder vollständig abgeschaltet. Auf diese Weise kann ein rasches Senken der Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine erreicht werden. Das Ausgeben des Fehlersignals erfolgt besonders vorteilhaft an eine übergeordnete Steuereinheit. Besonders bevorzugt erfolgt das Ausgeben des Fehlersignals durch Setzen eines Fehlerflags. Die übergeordnete Steuereinheit kann somit weitere Maßnahmen ergreifen, wie beispielsweise das vollständige Trennen der Drehstromlichtmaschine von dem Bordnetz des Fahrzeugs.The output power is reduced in particular by reducing an excitation power delivered to an excitation winding of the three-phase alternator. In particular, an electrical current flowing from the charge controller to the excitation winding is reduced or completely switched off. In this way, a rapid reduction in the output power of the three-phase alternator can be achieved. The error signal is particularly advantageously output to a higher-level control unit. The error signal is particularly preferably output by setting an error flag. The higher-level control unit can thus take further measures, such as, for example, completely disconnecting the three-phase generator from the vehicle electrical system.

Vorteilhafterweise wird der erfasste Verlauf der elektrischen Ausgangsspannung mit dem erfassten Verlauf der Phasenspannung verglichen. Auf diese Weise lässt sich eine Art des Defekts ermitteln. Insbesondere kann der Defekt an unterschiedlichen Komponenten vorliegen. So kann der Defekt einen Kurzschluss einer Hochpotentialseite des Gleichrichters und/oder einen Kurzschluss einer Niederpotentialseite des Gleichrichters und/oder eine Unterbrechung der Hochpotentialseite des Gleichrichters und/oder eine Unterbrechung der Niederpotentialseite des Gleichrichters und/oder einen Kurzschluss zweier Phasen des Stators und/oder einen Kurzschluss einer Phase zu einem Massepotential und/oder eine Unterbrechung zwischen zwei Phasen des Stators und/oder eine Unterbrechung eines Phasenleiters zwischen Stator und Gleichrichter umfassen. Diese Fehlerbilder können unterschiedliche charakteristische Verläufe der elektrischen Ausgangsspannung und der Phasenspannung aufweisen. Anhand des Vergleichs von Phasenspannung und elektrischer Ausgangsspannung kann unter Berücksichtigung von typischen Fehlerindikatoren auf ein entsprechendes Fehlerbild rückgeschlossen werden. Somit lässt sich die Art des Defekts genau charakterisieren, wodurch einerseits genaue Reparaturhinweise ausgebbar sind, andererseits eine an das entsprechende Fehlerbild angepasste Maßnahme durchgeführt werden kann, um weitere Beschädigungen zu vermeiden.The detected profile of the electrical output voltage is advantageously compared with the recorded profile of the phase voltage. A type of defect can be determined in this way. In particular, the defect can exist on different components. Thus, the defect can be a short circuit of a high potential side of the rectifier and / or a short circuit of a low potential side of the rectifier and / or an interruption of the high potential side of the rectifier and / or an interruption of the low potential side of the rectifier and / or a short circuit of two phases of the stator and / or one Short circuit of a phase to a ground potential and / or an interruption between two phases of the stator and / or an interruption of a phase conductor between the stator and rectifier. These fault patterns can have different characteristic profiles for the electrical output voltage and the phase voltage. On the basis of the comparison of the phase voltage and the electrical output voltage, it is possible to draw conclusions about a corresponding error pattern, taking into account typical error indicators. In this way, the type of defect can be precisely characterized, whereby on the one hand precise repair instructions can be issued, and on the other hand a measure adapted to the corresponding error pattern can be carried out in order to avoid further damage.

Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Vergleich mittels Filtern des erfassten Verlaufs durchgeführt wird. Das Filtern ist vorteilhafterweise ein adaptives in Abhängigkeit einer Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors der Drehstromlichtmaschine. Anhand des Filterns lässt sich insbesondere ermitteln, ob und zu welchem Grad die erfassten Verläufe der elektrischen Ausgangsspannung und der Phasenspannung einem Fehlerbild entsprechen. Somit lässt sich das aktuelle Fehlerbild schnell und zuverlässig ermitteln.Finally, it is preferably provided that the comparison is carried out by filtering the recorded course. The filtering is advantageously an adaptive function of a rotational speed of a rotor of the three-phase generator. The filtering can in particular be used to determine whether and to what extent the recorded curves of the electrical output voltage and the phase voltage correspond to an error pattern. The current fault pattern can thus be determined quickly and reliably.

Das Absenken der Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine erfolgt besonders vorteilhaft durch ein Absenken einer von der Drehstromlichtmaschine generierten elektrischen Spannung. Somit können insbesondere weitere Komponenten der Drehstromlichtmaschine geschützt werden.The output power of the three-phase alternator is particularly advantageously reduced by lowering an electrical voltage generated by the alternator. In particular, further components of the three-phase alternator can thus be protected.

Insbesondere wird das Erkennen von Defekten nur dann ausgeführt, wenn vordefinierte kritische Arbeitspunkte oder Arbeitsbereiche vorliegen. Solche kritische Arbeitspunkte oder Arbeitsbereiche können insbesondere spezifische Drehzahlbereiche und/oder Ausgangslastbereiche sein. Auch können solche kritischen Arbeitspunkte oder Arbeitsbereiche einen spezifischen Erregerstrom oder ein Tastverhältnis einer Feldendstufe umfassen. Somit wird die Erkennung von Defekten insbesondere dann durchgeführt, wenn ein Auftreten solcher Defekte kritische Folgen haben würde.In particular, the detection of defects is only carried out when there are predefined critical work points or work areas. Such critical working points or working areas can in particular specific speed ranges and / or output load ranges. Such critical operating points or working areas can also include a specific excitation current or a pulse duty factor of a field output stage. The detection of defects is thus carried out in particular when the occurrence of such defects would have critical consequences.

Bevorzugt kann zusätzlich ein Tastverhältnis des Verlaufs der Phasenspannung ermittelt werden. Es ist zu erwarten, dass das Tastverhältnis in einem normalen Betrieb 50 % beträgt. Weicht das tatsächlich ermittelte Tastverhältnis von diesem Wert ab, insbesondere um mehr als einen vordefinierten Toleranzwert, so ist von einem Defekt auszugehen. Damit lässt sich ein Defekt, der wie zuvor beschrieben erkannt wurde, plausibilisieren.A pulse duty factor of the course of the phase voltage can preferably also be determined. The duty cycle is expected to be 50% in normal operation. If the actually determined duty cycle deviates from this value, in particular by more than a predefined tolerance value, a defect can be assumed. In this way, a defect that has been recognized as described above can be checked for plausibility.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Ansicht einer Drehstromlichtmaschine mit einem Laderegler gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Ansicht der Drehstromlichtmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Defekt an dem Gleichrichter,
3 eine schematische Ansicht der Drehstromlichtmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem anderen Defekt an dem Gleichrichter,
4 eine schematische Ansicht der Drehstromlichtmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Defekt an dem Stator,
5 eine schematische Ansicht der Drehstromlichtmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem anderen Defekt an dem Stator,
6 eine schematische Ansicht der Drehstromlichtmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem nochmals anderen Defekt an dem Stator,
7 eine schematische Ansicht der Drehstromlichtmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Defekt zwischen dem Stator und dem Gleichrichter,
8 eine schematische Ansicht eines ersten Ausgangsspannungsverlaufs 101 und eines ersten Phasenspannungsverlaufs 102 in einem normalen Betriebsmodus bei (a) niedriger Rotationsgeschwindigkeit und (b) hoher Rotationsgeschwindigkeit,
9 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausgangsspannungsverlaufs 201 und eines zweiten Phasenspannungsverlaufs 202 bei einem Kurzschluss auf der Hochpotentialseite des Gleichrichters bei (a) niedriger Rotationsgeschwindigkeit und (b) hoher Rotationsgeschwindigkeit,
10 eine schematische Ansicht eines dritten Ausgangsspannungsverlaufs 301 und eines dritten Phasenspannungsverlaufs 302 bei einem Kurzschluss auf der Niederpotentialseite des Gleichrichters bei (a) niedriger Rotationsgeschwindigkeit und (b) hoher Rotationsgeschwindigkeit,
11 eine schematische Ansicht eines vierten Ausgangsspannungsverlaufs 401 und eines vierten Phasenspannungsverlaufs 402 bei einer Unterbrechung auf der Hochpotentialseite des Gleichrichters bei (a) niedriger Rotationsgeschwindigkeit und (b) hoher Rotationsgeschwindigkeit,
12 eine schematische Ansicht eines fünften Ausgangsspannungsverlaufs 501 und eines fünften Phasenspannungsverlaufs 502 bei einer Unterbrechung auf der Niederpotentialseite des Gleichrichters bei (a) niedriger Rotationsgeschwindigkeit und (b) hoher Rotationsgeschwindigkeit,
13 eine schematische Ansicht eines sechsten Ausgangsspannungsverlaufs 601 und eines sechsten Phasenspannungsverlaufs 602 bei einem Kurzschluss zwischen zwei Phasen des Stators bei (a) niedriger Rotationsgeschwindigkeit und (b) hoher Rotationsgeschwindigkeit,
14 eine schematische Ansicht eines siebten Ausgangsspannungsverlaufs 701 und eines siebten Phasenspannungsverlaufs 702 bei einem Kurzschluss zwischen einer Phase des Stators und einem Massepotential bei (a) niedriger Rotationsgeschwindigkeit und (b) hoher Rotationsgeschwindigkeit,
15 eine schematische Ansicht eines achten Ausgangsspannungsverlaufs 801 und eines achten Phasenspannungsverlaufs 802 bei einer Unterbrechung zwischen zwei Phasen des Stators bei (a) niedriger Rotationsgeschwindigkeit und (b) hoher Rotationsgeschwindigkeit, und
16 eine schematische Ansicht eines neunten Ausgangsspannungsverlaufs 901 und eines neunten Phasenspannungsverlaufs 902 bei einer Unterbrechung eines Phasenleiters zwischen Statorwicklung und Gleichrichter bei (a) niedriger Rotationsgeschwindigkeit und (b) hoher Rotationsgeschwindigkeit.

Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawing. In the drawing is:

1 2 shows a schematic view of an alternator with a charge controller according to an exemplary embodiment of the invention,
2nd 2 shows a schematic view of the three-phase alternator according to the exemplary embodiment of the invention with a defect in the rectifier,
3rd 2 shows a schematic view of the three-phase generator according to the exemplary embodiment of the invention with another defect in the rectifier,
4th 2 shows a schematic view of the three-phase alternator according to the exemplary embodiment of the invention with a defect on the stator,
5 2 shows a schematic view of the three-phase alternator according to the exemplary embodiment of the invention with another defect on the stator,
6 2 shows a schematic view of the three-phase alternator according to the exemplary embodiment of the invention with yet another defect on the stator,
7 2 shows a schematic view of the three-phase alternator according to the exemplary embodiment of the invention with a defect between the stator and the rectifier,
8th a schematic view of a first output voltage curve 101 and a first phase voltage curve 102 in a normal operating mode at (a) low rotation speed and (b) high rotation speed,
9 a schematic view of a second output voltage curve 201 and a second phase voltage curve 202 in the event of a short circuit on the high potential side of the rectifier at (a) low rotation speed and (b) high rotation speed,
10th is a schematic view of a third output voltage curve 301 and a third phase voltage curve 302 in the event of a short circuit on the low potential side of the rectifier at (a) low rotational speed and (b) high rotational speed,
11 is a schematic view of a fourth output voltage curve 401 and a fourth phase voltage curve 402 in the event of an interruption on the high potential side of the rectifier at (a) low rotational speed and (b) high rotational speed,
12th a schematic view of a fifth output voltage curve 501 and a fifth phase voltage curve 502 in the event of an interruption on the low potential side of the rectifier at (a) low rotational speed and (b) high rotational speed,
13 a schematic view of a sixth output voltage curve 601 and a sixth phase voltage curve 602 in the event of a short circuit between two phases of the stator at (a) low rotational speed and (b) high rotational speed,
14 a schematic view of a seventh output voltage curve 701 and a seventh phase voltage curve 702 in the event of a short circuit between a phase of the stator and a ground potential at (a) low rotation speed and (b) high rotation speed,
15 a schematic view of an eighth output voltage curve 801 and an eighth phase voltage curve 802 upon an interruption between two phases of the stator at (a) low rotation speed and (b) high rotation speed, and
16 a schematic view of a ninth output voltage curve 901 and a ninth phase voltage curve 902 in the event of an interruption of a phase conductor between the stator winding and the rectifier at (a) low rotational speed and (b) high rotational speed.

Bei allen Figuren sind die Signale mit einer festen Grenzfrequenz eines Filters dargestellt. Durch eine adaptive, insbesondere drehzahlabhängige, Filterung kann insbesondere bei höheren Drehzahlen eine größere Amplitude erfasst werden, wobei gleichzeitig eine ausreichende Eliminierung möglicher Störungen ermöglicht ist. In all figures, the signals are shown with a fixed cut-off frequency of a filter. By means of adaptive, in particular speed-dependent, filtering, a larger amplitude can be detected, in particular at higher speeds, while at the same time a sufficient elimination of possible disturbances is made possible.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt schematisch eine Drehstromlichtmaschine 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Drehstromlichtmaschine 2 umfasst einen Laderegler 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 schematically shows an alternator 2nd according to an embodiment of the invention. The three-phase alternator 2nd includes a charge controller 1 according to an embodiment of the invention.

Die Drehstromlichtmaschine 2 weist außerdem einen Rotor 8 und einen Stator 9 auf. Der Stator 9 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel drei Statorwicklungen 10, die jeweils mit einem Phasenleiter 4 verbunden sind. Der Rotor 8 umfasst eine Erregerwicklung 6. Durch den Laderegler 1 ist eine Erregerleistung, insbesondere ein Erregerstrom I_EXC , variabel an die Erregerwicklung 6 abgebbar. Somit kann bei Rotation des Rotors 8 eine Spannung in dem Stator 9 induziert werden, wodurch eine elektrische Ausgangsleistung von der Drehstromlichtmaschine 2 an ein Bordnetz B+, GND, abgegeben werden kann. Hierzu ist ein Gleichrichter 5 notwendig, um den von der Drehstromlichtmaschine 2 generierten Drehstrom in das Bordnetz B+, GND, einspeisen zu können.The three-phase alternator 2nd also has a rotor 8th and a stator 9 on. The stator 9 comprises three stator windings in this exemplary embodiment 10th , each with a phase conductor 4th are connected. The rotor 8th includes an excitation winding 6 . Through the charge controller 1 is an excitation power, especially an excitation current I _EXC , variable to the excitation winding 6 dispensable. Thus, when the rotor rotates 8th a voltage in the stator 9 be induced, thereby generating an electrical output from the alternator 2nd to an electrical system B + , GND , can be delivered. This is a rectifier 5 necessary to that of the alternator 2nd generated three-phase current in the vehicle electrical system B + , GND to be able to feed.

Der Gleichrichter 5 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel drei Hochpotential-Gleichrichtungselemente 12, die insbesondere als Zenerdioden ausgebildet sind, zum Koppeln jeweils einer Phasenleitung 4 mit der Hochpotentialseite des Bordnetzes B+, GND, die durch die elektrische Ausgangsspannung B+ repräsentiert wird. Außerdem umfasst der Gleichrichter 5 in diesem Ausführungsbeispiel drei Niederpotential-Gleichrichtungselemente 11, die insbesondere als Zenerdioden ausgebildet sind, zum Koppeln der drei Phasenleitungen 4 mit der Niederpotentialseite des Bordnetzes B+, GND, die durch das Massepotential GND repräsentiert wird.The rectifier 5 comprises three high-potential rectification elements in this exemplary embodiment 12th , which are designed in particular as Zener diodes, for coupling one phase line each 4th with the high potential side of the electrical system B + , GND by the electrical output voltage B + is represented. Also includes the rectifier 5 in this embodiment, three low potential rectification elements 11 , which are designed in particular as Zener diodes, for coupling the three phase lines 4th with the low potential side of the electrical system B + , GND by the ground potential GND is represented.

Der Laderegler 1 weist eine Recheneinheit 3 auf. Die Recheneinheit 3 dient einerseits zum Einstellen einer Erregerspannung DF+, insbesondere über eine nicht dargestellte Feldendstufe, wodurch sich eine Erregerleistung, die an die Erregerwicklung 6 abgegeben wird, einstellen lässt. Anhand der Erregerspannung DF+ und einer Drehzahl des Rotors 8 kann eine Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine 2, insbesondere eine Ausgangsspannung, eingestellt werden. Somit ist insbesondere erreichbar, dass stets eine Ladeschlussspannung einer Batterie innerhalb des Bordnetzes B+, GND des Fahrzeugs nicht überschritten wird. Gleichzeitig steht stets eine ausreichend hohe elektrische Spannung zum Laden der Batterie zur Verfügung. The charge controller 1 has a computing unit 3rd on. The computing unit 3rd serves on the one hand to set an excitation voltage DF + , in particular via a field amplifier, not shown, which results in an excitation power that is connected to the excitation winding 6 is released, can be adjusted. Based on the excitation voltage DF + and a speed of the rotor 8th can output an alternator 2nd , in particular an output voltage, can be set. It can thus be achieved in particular that there is always a final charge voltage of a battery within the vehicle electrical system B + , GND of the vehicle is not exceeded. At the same time, there is always a sufficiently high electrical voltage available to charge the battery.

Die Recheneinheit 3 des Ladereglers 1 ist außerdem ausgebildet, einen Defekt der Drehstromlichtmaschine zu erkennen. Weist der Gleichrichter 5 und/oder der Stator 9 einen Defekt auf, so besteht die Gefahr einer Beschädigung von weiteren Komponenten des Ladereglers 1. Beispielsweise sind solche Fehlerfälle, die zu einem Defekt an Gleichrichter 5 und/oder Stator 9 führen, in den 2 bis 7 gezeigt.The computing unit 3rd of the charge controller 1 is also designed to detect a defect in the three-phase alternator. Instructs the rectifier 5 and / or the stator 9 If there is a defect, there is a risk of damage to other components of the charge controller 1 . Examples of such faults are those that cause a defect in the rectifier 5 and / or stator 9 lead in the 2nd to 7 shown.

2 zeigt schematisch den Defekt an einem Hochpotential-Gleichrichtungselement 12. In diesem Fall ist eines der Hochpotential-Gleichrichtungselemente 12 defekt und führt somit zu einem Kurzschluss auf der Hochpotentialseite des Gleichrichters 5. 2nd shows schematically the defect in a high potential rectification element 12th . In this case, is one of the high potential rectification elements 12th defective and thus leads to a short circuit on the high potential side of the rectifier 5 .

3 zeigt schematisch einen Defekt demselben Hochpotential-Gleichrichtungselement 12, wobei in 3 ein Defekt durch Unterbrechung dargestellt ist. Somit weist der Gleichrichter 5 eine Unterbrechung auf der Hochpotentialseite auf. 3rd schematically shows a defect of the same high potential rectification element 12th , where in 3rd a defect is shown by interruption. So the rectifier points 5 an interruption on the high potential side.

Die 4 bis 6 zeigen unterschiedliche Defekte an dem Stator 9. So zeigt 4 einen Kurzschluss zwischen zwei Phasen des Stators 9, insbesondere zwischen zwei Phasenleitern 4. 5 hingegen zeigt einen Kurzschluss einer der Phasen mit den Massepotential GND. Insbesondere ist in 5 eine Statorwicklung 10 mit dem Massepotential GND kurzgeschlossen. 6 zeigt eine Unterbrechung zwischen zwei Phasen das Stators 9, insbesondere zwischen zwei Statorwicklungen 10. 7 zeigt schließlich ein Fehlerbild, bei dem einer der Phasenleiter 4 zwischen Gleichrichter 5 und Stator 9 unterbrochen ist.The 4th to 6 show different defects on the stator 9 . So shows 4th a short circuit between two phases of the stator 9 , especially between two phase conductors 4th . 5 on the other hand shows a short circuit of one of the phases with the ground potential GND . In particular, in 5 a stator winding 10th with the ground potential GND short-circuited. 6 shows an interruption between two phases of the stator 9 , especially between two stator windings 10th . 7 finally shows an error pattern in which one of the phase conductors 4th between rectifiers 5 and stator 9 is interrupted.

Die 2 bis 7 zeigen somit unterschiedliche Fehlerbilder, die jeweils durch Überwachung der elektrischen Ausgangsspannung B+ und der Phasenspannung V von der Recheneinheit 3 ermittelbar sind. Dies wird nachfolgend anhand der 8 bis 16 erklärt. Die 8 bis 16 zeigen jeweils einen Verlauf der Ausgangsspannung B+ sowie einen Verlauf der Phasenspannung V. Dabei zeigen die mit dem Zusatz a bezeichneten Figuren die entsprechenden Verläufe während einer niedrigen Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 8, während die mit dem Zusatz b bezeichneten Figuren die Verläufe bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 8 darstellen. Die dargestellten Signale wurden zum besseren Verständnis mit einer fest eingestellten Filterung erfasst, wodurch diese lediglich als schematisch anzusehen sind. Bevorzugt wird eine drehzahlabhängige adaptive Filterung verwendet, wodurch sich die Signale hinsichtlich Amplitude und überlagertes Störsignal unterscheiden können.The 2nd to 7 thus show different error patterns, each by monitoring the electrical output voltage B + and the phase voltage V from the computing unit 3rd can be determined. This is explained below using the 8th to 16 explained. The 8th to 16 each show a curve of the output voltage B + and a course of the phase voltage V . The figures marked with the addition a show the corresponding courses during a low rotational speed of the rotor 8th , while the figures marked with the addition b show the courses at a high rotational speed of the rotor 8th represent. For better understanding, the signals shown were recorded with a fixed filtering, which means that they are only to be regarded as schematic. A speed-dependent adaptive filtering is preferably used, as a result of which the signals can differ in terms of amplitude and superimposed interference signal.

8 zeigt schematisch einen ersten Ausgangsspannungsverlauf 101 und einen ersten Phasenspannungsverlauf 102 in einem normalen Betriebsmodus. Bei einem solchen Betriebsmodus weist die Drehstromlichtmaschine 2 keinerlei Beschädigung auf und generiert eine gewünschte Ausgangsspannung B+. Wie in dem ersten Ausgangsspannungsverlauf 101 gezeigt, ist diese Spannung nahezu konstant und weist nur eine sehr geringe Welligkeit auf. Der erste Phasenspannungsverlauf 102 weist ein Tastverhältnis von 50 % auf. 8th shows schematically a first output voltage curve 101 and a first phase voltage curve 102 in a normal operating mode. In such an operating mode, the three-phase generator has 2nd no damage and generates a desired output voltage B + . As in the first output voltage curve 101 shown, this voltage is almost constant and has only a very slight ripple. The first phase voltage curve 102 has a 50% duty cycle.

Die 9 bis 16 zeigen schematisch unterschiedliche Fehlerbilder und deren Auswirkungen auf den Ausgangsspannungsverlauf und den Phasenspannungsverlauf. So zeigt 9 einen zweiten Ausgangsspannungsverlauf 201 und einen zweiten Phasenspannungsverlauf 202, die jeweils bei einem Kurzschluss auf der Hochpotentialseite des Gleichrichters 5 entstehen. Somit tritt das in 2 gezeigte Fehlerbild ein. Es ist ersichtlich, dass eine Amplitude des zweiten Ausgangsspannungsverlaufs 201 gegenüber dem ersten Ausgangsspannungsverlauf 101 erhöht ist. Die Amplitude liegt oberhalb eines vordefinierten Schwellwerts, wodurch ein Indiz für einen Fehler vorliegt. Zusätzlich weist der zweite Phasenspannungsverlauf 202 ein geändertes Tastverhältnis auf. Gleichzeitig ist die Frequenz des zweiten Ausgangsspannungsverlaufs 201 ein Vielfaches der Frequenz des zweiten Phasenspannungsverlaufs 202. Diese beiden Merkmale, d.h. das Ansteigen der Amplitude auf einen Wert oberhalb des vordefinierten Schwellwerts bei einer Frequenz, die ein Vielfaches der Frequenz des zweiten Phasenspannungsverlaufs 202 ist, zeigt bereits an, dass generell ein Defekt in der Drehstromlichtmaschine 2 vorliegt. Anhand eines Vergleichs des aktuell erfassten Ausgangsspannungsverlaufs mit dem zweiten Ausgangsspannungsverlaufs 201 kann erkannt werden, dass das in 2 gezeigte Fehlerbild vorliegt, d.h. dass eines der Hochpotential-Gleichrichtungselemente 12 einen Kurzschluss aufweist.The 9 to 16 schematically show different error patterns and their effects on the output voltage curve and the phase voltage curve. So shows 9 a second output voltage curve 201 and a second phase voltage curve 202 , each in the event of a short circuit on the high potential side of the rectifier 5 arise. So this occurs in 2nd shown error pattern. It can be seen that an amplitude of the second output voltage curve 201 compared to the first output voltage curve 101 is increased. The amplitude lies above a predefined threshold value, which gives an indication of an error. In addition, the second phase voltage curve 202 a changed duty cycle. At the same time, the frequency of the second output voltage curve 201 a multiple of the frequency of the second phase voltage curve 202 . These two features, ie the increase in the amplitude to a value above the predefined threshold value at a frequency that is a multiple of the frequency of the second phase voltage curve 202 indicates that there is generally a defect in the alternator 2nd is present. Based on a comparison of the currently recorded output voltage curve with the second output voltage curve 201 can be seen that in 2nd shown error pattern is present, ie that one of the high potential rectification elements 12th has a short circuit.

10 zeigt den Fall von 9 für einen Defekt eines Niederpotential-Gleichrichtungselements 11. Somit stellt sich das in 10 gezeigte Bild ein, wenn ein Niederpotential-Gleichrichtungselement 11 einen Kurzschluss aufweist. 10th shows the case of 9 for a defect of a low potential rectification element 11 . So that turns into 10th shown image when a low potential rectification element 11 has a short circuit.

Wiederum ergibt sich ein charakteristischer dritter Ausgangsspannungsverlauf 301 sowie ein charakteristischer dritter Phasenspannungsverlauf 302, wobei der dritte Ausgangsspannungsverlauf 301 eine Amplitude oberhalb des Schwellwerts und eine Frequenz aufweist, die ein Vielfaches der Frequenz des dritten Phasenspannungsverlaufs 302 ist. Entspricht der erfasste Verlauf der Ausgangsspannung B+ dem dritten Ausgangsspannungsverlauf 301, so ist auf einen Defekt des Gleichrichters 5 auf der Niederpotentialseite rückzuschließen.Again there is a characteristic third output voltage curve 301 as well as a characteristic third phase voltage curve 302 , the third output voltage curve 301 has an amplitude above the threshold value and a frequency that is a multiple of the frequency of the third phase voltage curve 302 is. Corresponds to the recorded course of the output voltage B + the third output voltage curve 301 , is due to a defect in the rectifier 5 to conclude on the low potential side.

11 zeigt schematisch einen vierten Ausgangsspannungsverlauf 401 und einen vierten Phasenspannungsverlauf 402, wobei sich diese Verläufe bei einer Unterbrechung des Gleichrichters 5 auf der Hochpotentialseite einstellen. Dieser Fall ist insbesondere in 3 gezeigt. 12 zeigt schematisch einen fünften Ausgangsspannungsverlauf 501 und einen fünften Phasenspannungsverlauf 502, wobei sich diese Verläufe einstellen, wenn eine Unterbrechung des Gleichrichters 5 auf der Niederpotentialseite vorhanden ist. Im Unterschied zu 3 ist somit die Unterbrechung nicht an einem Hochpotential-Gleichrichtungselement 12, sondern an einem Niederpotential-Gleichrichtungselement 11 vorhanden. 11 shows schematically a fourth output voltage curve 401 and a fourth phase voltage curve 402 , these curves changing when the rectifier is interrupted 5 set on the high potential side. This case is particularly in 3rd shown. 12th shows schematically a fifth output voltage curve 501 and a fifth phase voltage curve 502 , and these curves occur when the rectifier is interrupted 5 is present on the low potential side. In contrast to 3rd the interruption is therefore not at a high potential rectification element 12th but on a low potential rectification element 11 available.

Anhand des vierten Ausgangsspannungsverlaufs 401 wie in 11 gezeigt, und des fünften Ausgangsspannungsverlaufs 501 wie in 12 gezeigt, kann somit die entsprechende Unterbrechung an dem Gleichrichter 5 ermittelt werden.Using the fourth output voltage curve 401 as in 11 shown, and the fifth output voltage curve 501 as in 12th shown, the corresponding interruption on the rectifier 5 be determined.

13 zeigt schematisch den Fall, dass eine Phase des Stators 9 mit einer anderen Phase des Stators 9 kurzgeschlossen ist. Insbesondere sind zwei Phasenleiter 4 kurzgeschlossen. Somit stellt sich ein sechster Ausgangsspannungsverlauf 601 und ein sechster Phasenspannungsverlauf 602 ein. Wiederum ergibt sich eine Amplitude oberhalb des vordefinierten Schwellwerts sowie eine Frequenz, die einem Vielfachen der Frequenz des sechsten Phasenspannungsverlaufs 602 entspricht. 13 shows schematically the case that a phase of the stator 9 with another phase of the stator 9 is short-circuited. In particular, there are two phase conductors 4th short-circuited. This results in a sixth output voltage curve 601 and a sixth phase voltage curve 602 on. Again there is an amplitude above the predefined threshold value and a frequency that is a multiple of the frequency of the sixth phase voltage curve 602 corresponds.

14 zeigt den Fall, dass eine der Phasen des Stators 9 gegenüber dem Massepotential GND kurzgeschlossen ist. Beispielsweise kann eine der Statorwicklungen 10 mit dem Massepotential GND kurzgeschlossen sein, wie dies in 5 gezeigt ist. In diesem Fall stellt sich ein siebter Ausgangsspannungsverlauf 701 und ein siebter Phasenspannungsverlauf 702 dar, wobei der siebte Ausgangsspannungsverlauf 701 wiederum eine Amplitude höher als der Schwellwert und eine Frequenz, die einem Vielfachen der Frequenz des siebten Phasenspannungsverlaufs 702 aufweist. 14 shows the case where one of the phases of the stator 9 versus the ground potential GND is short-circuited. For example, one of the stator windings 10th with the ground potential GND be shorted like this in 5 is shown. In this case, a seventh output voltage curve arises 701 and a seventh phase voltage curve 702 represents, the seventh output voltage curve 701 again an amplitude higher than the threshold value and a frequency which is a multiple of the frequency of the seventh phase voltage curve 702 having.

15 zeigt schematisch einen achten Ausgangsspannungsverlauf 801 sowie einen achten Phasenspannungsverlauf 802, wobei sich derartige Verläufe einstellen, wenn eine Unterbrechung zwischen zwei Phasen des Stators 9 vorhanden ist. Beispielsweise ist eine Verbindung zwischen zwei Statorwicklungen 10, die in einer Dreiecksschaltung angeordnet sind, unterbrochen. 15 schematically shows an eighth output voltage curve 801 as well as an eighth phase voltage curve 802 , such courses occur when there is an interruption between two phases of the stator 9 is available. For example, there is a connection between two stator windings 10th , which are arranged in a delta connection, interrupted.

16 zeigt schließlich ein Fehlerbild, bei dem einer der Phasenleiter 4 unterbrochen ist. In diesem Fall stellt sich ein neunter Ausgangsspannungsverlauf 901 ein, ebenso wie ein neunter Phasenspannungsverlauf 902. 16 finally shows an error pattern in which one of the phase conductors 4th is interrupted. In this case there is a ninth output voltage curve 901 as well as a ninth phase voltage curve 902 .

Der zweite Ausgangsspannungsverlauf 201, der dritte Ausgangsspannungsverlauf 301, der vierte Ausgangsspannungsverlauf 401, der fünfte Ausgangsspannungsverlauf 501, der sechste Ausgangsspannungsverlauf 601, der siebte Ausgangsspannungsverlauf 701, der achte Ausgangsspannungsverlauf 801 und der neunte Ausgangsspannungsverlauf 901 haben allesamt gemeinsam, dass eine Amplitude oberhalb eines Schwellwert liegt, während die Amplitude des ersten Ausgangsspannungsverlauf 101 unterhalb des Schwellwerts liegt. Zusätzlich ist eine Frequenz ein Vielfaches der Frequenz des zugehörigen zweiten Phasenspannungsverlaufs 202, des dritten Phasenspannungsverlaufs 302, des vierten Phasenspannungsverlaufs 402, des fünften Phasenspannungsverlaufs 502, des sechsten Phasenspannungsverlaufs 602, des siebten Phasenspannungsverlaufs 702, des achten Phasenspannungsverlaufs 802 oder des neunten Phasenspannungsverlaufs 902. Somit kann bereits anhand dieser beiden Merkmale, d.h. anhand einer Amplitude oberhalb des Schwellwerts und einer Frequenz, die einer vielfachen Frequenz des Phasenspannungsverlaufs entspricht, auf einen Defekt rückgeschlossen werden, ohne dass dieser Defekt genauer spezifiziert ist. Die Recheneinheit 3 ist somit eingerichtet, anhand dieser Merkmale das grundsätzliche Vorliegen eines Defekts zu überprüfen.The second output voltage curve 201 , the third output voltage curve 301 , the fourth output voltage curve 401 , the fifth output voltage curve 501 , the sixth output voltage curve 601 , the seventh output voltage curve 701 , the eighth output voltage curve 801 and the ninth output voltage curve 901 all have in common that an amplitude is above a threshold, while the amplitude of the first output voltage curve 101 is below the threshold. In addition, a frequency is a multiple of the frequency of the associated second phase voltage curve 202 , the third phase voltage curve 302 , the fourth phase voltage curve 402 , the fifth phase voltage curve 502 , the sixth phase voltage curve 602 , the seventh phase voltage curve 702 , the eighth phase voltage curve 802 or the ninth phase voltage curve 902 . A defect can therefore be inferred from these two features, that is to say from an amplitude above the threshold value and a frequency that corresponds to a multiple frequency of the phase voltage curve, without this defect being specified more precisely. The computing unit 3rd is thus set up to check the basic presence of a defect on the basis of these features.

Zusätzlich ist die Recheneinheit 3 bevorzugt eingerichtet, durch einen Vergleich eines aktuellen Verlaufs der Ausgangsspannung B+ mit einem aktuellen Verlauf der Phasenspannung V eine genaue Fehleranalyse durchzuführen. Typische Verläufe während unterschiedlicher Defekte sind in den 9 bis 16 dargestellt. Dies kann insbesondere durch Filtern des Verlaufs der Ausgangsspannung B+ und der Phasenspannung V durchgeführt werden. Anhand der Filterung kann zuverlässig ermittelt werden, welchem Fehlerbild der aktuelle Verlauf der Ausgangsspannung B+ und der Phasenspannung V übereinstimmt. Sobald eine entsprechende Übereinstimmung gefunden wurde, kann auf das zugehörige Fehlerbild rückgeschlossen werden. Da sich die einzelnen Ausgangsspannungsverläufe und Phasenspannungsverläufe mit der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 8 ändern, erfolgt die Filterung insbesondere als adaptive Filterung, die abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 8 ist. Durch ein angepasstes Filter lässt sich das erfasste Signal optimal auf die Systemfrequenz anpassen, um einerseits Störungen auszufiltern, andererseits das Nutzsignal nicht zu sehr zu dämpfen.In addition, the computing unit 3rd preferably set up, by comparing a current profile of the output voltage B + with a current course of the phase voltage V to carry out a precise error analysis. Typical courses during different defects are in the 9 to 16 shown. This can be done in particular by filtering the profile of the output voltage B + and the phase voltage V be performed. The filtering can be used to reliably determine which error pattern is the current course of the output voltage B + and the phase voltage V matches. As soon as a corresponding match has been found, conclusions can be drawn about the associated error pattern. Since the individual output voltage curves and phase voltage curves change with the rotational speed of the rotor 8th change, the filtering takes place in particular as adaptive filtering, which depends on the rotational speed of the rotor 8th is. Using an adapted filter, the detected signal can be optimally adapted to the system frequency, on the one hand to filter out interference and on the other hand not to dampen the useful signal too much.

Sollte ein Defekt der Drehstromlichtmaschine 2 erkannt werden, so ist die Recheneinheit 3 insbesondere ausgebildet, ein Fehlersignal an eine übergeordnete Steuereinheit 7 auszugeben. Die übergeordnete Steuereinheit 7 kann insbesondere eine Trennung der Drehstromlichtmaschine 2 von dem Bordnetz B+, GND, veranlassen. Insbesondere erfolgt die Fehlermeldung durch Setzen eines Fehlerflags und/oder durch Senden eines Fehlerflags an die übergeordnete Steuereinheit 7. Insbesondere kann die Recheneinheit 3 außerdem genaue Informationen über den vorliegenden Fehler, beispielsweise durch weitere vordefinierte Statusflags, an die übergeordnete Steuereinheit 7 übersenden. Somit kann die übergeordnete Steuereinheit 7 optimal entscheiden, ob Maßnahmen zu treffen sind und welche Maßnahmen konkret zu treffen sind.Should there be a defect in the alternator 2nd are recognized, so is the computing unit 3rd in particular, an error signal to a higher-level control unit 7 to spend. The higher-level control unit 7 can in particular a separation of the three-phase alternator 2nd from the electrical system B + , GND , cause. In particular, the error message occurs by setting an error flag and / or by sending an error flag to the higher-level control unit 7 . In particular, the computing unit 3rd moreover, precise information about the present error, for example through further predefined status flags, to the higher-level control unit 7 send. The higher-level control unit can thus 7 Optimally decide whether measures have to be taken and which specific measures have to be taken.

Alternativ oder zusätzlich kann die Recheneinheit 3 außerdem in Reaktion auf das Erkennen eines Defekts der Drehstromlichtmaschine 2 die abgegebene Erregerleistung reduzieren, so dass eine Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine 2 absinkt. Insbesondere kann die Erregerleistung auch bis auf Null abgesenkt werden. Somit kann der Laderegler 1 auf einen Defekt der Drehstromlichtmaschine 2 rasch und zuverlässig reagieren, um somit Beschädigungen von Komponenten des Bordnetzes B+, GND, des Fahrzeugs zu vermeiden.Alternatively or additionally, the computing unit 3rd also in response to the detection of a defect in the three-phase alternator 2nd reduce the excitation power delivered, so that an output power of the three-phase alternator 2nd sinks. In particular, the excitation power can also be reduced to zero. So the charge controller 1 for a defect in the three-phase alternator 2nd react quickly and reliably, thereby damaging components of the vehicle electrical system B + , GND to avoid the vehicle.

Claims

Laderegler (1) für eine Drehstromlichtmaschine (2), aufweisend eine Recheneinheit (3), die ausgebildet ist zum • Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Ausgangsspannung (B+) der Drehstromlichtmaschine (2), • Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Phasenspannung (V) zwischen einem Phasenleiter (4) der Drehstromlichtmaschine (2) und einem Nullpotential (GND), • Erkennen eines Defekts der Drehstromlichtmaschine (2), wenn der erfasste Verlauf der elektrischen Ausgangsspannung (B+) eine Amplitude größer als ein vordefinierter Schwellwert und eine Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches einer Frequenz des erfassten Verlaufs der elektrischen Phasenspannung (V) ist, aufweist, und • Ausgeben eines Fehlersignals und/oder Reduzieren einer Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine (2) als Reaktion auf einen erkannten Defekt der Drehstromlichtmaschine (2).Charge controller (1) for a three-phase alternator (2), comprising a computing unit (3) which is designed for Detection of a time profile of an electrical output voltage (B +) of the three-phase alternator (2), Detection of a time profile of an electrical phase voltage (V) between a phase conductor (4) of the three-phase generator (2) and a zero potential (GND), Detection of a defect in the three-phase alternator (2) when the detected profile of the electrical output voltage (B +) has an amplitude greater than a predefined threshold value and a frequency which is an integer multiple of a frequency of the recorded profile of the electrical phase voltage (V). and • Outputting an error signal and / or reducing an output power of the three-phase generator (2) in response to a detected defect in the three-phase generator (2).

Laderegler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (3) ausgebildet ist, zum Reduzieren der Ausgangsleistung eine an eine Erregerwicklung (6) der Drehstromlichtmaschine (2) abgegebenen Erregerleistung, insbesondere einen von dem Laderegler (1) zu der Erregerwicklung (6) fließenden elektrischen Strom, zu reduzieren und/oder ausgebildet ist, das Fehlersignal, insbesondere in Form eines Fehlerflags, an eine übergeordnete Steuereinheit (7) auszugeben.Charge controller (1) Claim 1 , characterized in that the computing unit (3) is designed to reduce the output power an excitation power delivered to an excitation winding (6) of the three-phase alternator (2), in particular an electric current flowing from the charge controller (1) to the excitation winding (6), is to be reduced and / or configured to output the error signal, in particular in the form of an error flag, to a higher-level control unit (7).

Laderegler (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (3) ausgebildet ist, den erfassten Verlauf der elektrischen Ausgangsspannung (B+) mit dem erfassten Verlauf der Phasenspannung (V), insbesondere die Frequenzen der elektrischen Ausgangsspannung (B+) und der Phasenspannung (V), zu vergleichen, um eine Art des Defekts zu ermitteln. Charge controller (1) Claim 1 or 2nd , characterized in that the computing unit (3) is designed to compare the detected profile of the electrical output voltage (B +) with the recorded profile of the phase voltage (V), in particular the frequencies of the electrical output voltage (B +) and the phase voltage (V) to identify a type of defect.

Laderegler (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (3) ausgebildet ist, den Vergleich mittels Filtern des erfassten Verlaufs der elektrischen Ausgangsspannung (B+) durchzuführen, wobei das Filtern bevorzugt ein adaptives Filtern in Abhängigkeit einer Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors (8) der Drehstromlichtmaschine (2) ist.Charge controller (1) Claim 3 , characterized in that the computing unit (3) is designed to carry out the comparison by filtering the detected profile of the electrical output voltage (B +), the filtering preferably being adaptive filtering as a function of a rotational speed of a rotor (8) of the three-phase alternator (2) .

Drehstromlichtmaschine (2) umfassend einen Laderegler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie einen Gleichrichter (5), über den Wicklungen (10) eines Stators (9) der Drehstromlichtmaschine (2) elektrisch mit einem elektrischen Boardnetz (B+, GND) eines Fahrzeugs koppelbar sind.Three-phase generator (2) comprising a charge controller (1) according to one of the preceding claims and a rectifier (5), via the windings (10) of a stator (9) of the three-phase generator (2) electrically with an electrical board network (B +, GND) of a vehicle can be coupled.

Drehstromlichtmaschine (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen (10) in einer Sternschaltung oder in einer Dreieckschaltung verschaltet sind.Alternator (2) after Claim 5 , characterized in that the windings (10) are connected in a star connection or in a delta connection.

Verfahren zum Erkennen eines Defekts eines Gleichrichters (5) Drehstromlichtmaschine (2), umfassend die Schritte: • Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Ausgangsspannung (B+) der Drehstromlichtmaschine (2), • Erfassen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Phasenspannung (V) zwischen einem Phasenleiter (4) der Drehstromlichtmaschine (2) und einem Nullpotential (GND) • Erkennen eines Defekts der Drehstromlichtmaschine (2), wenn der erfasste Verlauf der elektrischen Ausgangsspannung (B+) eine Amplitude größer als ein vordefinierter Schwellwert und eine Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches einer Frequenz des erfassten Verlaufs der elektrischen Phasenspannung (V) ist, aufweist, und • Ausgeben eines Fehlersignals und/oder Reduzieren einer Ausgangsleistung der Drehstromlichtmaschine (2) als Reaktion auf einen erkannten Defekt der Drehstromlichtmaschine (2).Method for detecting a defect in a rectifier (5) three-phase alternator (2), comprising the steps: Detection of a time profile of an electrical output voltage (B +) of the three-phase alternator (2), • Detection of a time profile of an electrical phase voltage (V) between a phase conductor (4) of the three-phase generator (2) and a zero potential (GND) Detection of a defect in the three-phase alternator (2) when the detected profile of the electrical output voltage (B +) has an amplitude greater than a predefined threshold value and a frequency which is an integer multiple of a frequency of the recorded profile of the electrical phase voltage (V). and • Outputting an error signal and / or reducing an output power of the three-phase generator (2) in response to a detected defect in the three-phase generator (2).

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Reduzieren der Ausgangsleistung eine an eine Erregerwicklung (6) der Drehstromlichtmaschine (2) abgegebenen Erregerleistung, insbesondere ein von dem Laderegler (1) zu der Erregerwicklung (6) fließenden elektrischen Strom, reduziert und/oder das Fehlersignal, insbesondere in Form eines Fehlerflags, an eine übergeordnete Steuereinheit (7) ausgegeben wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that in order to reduce the output power, an excitation power delivered to an excitation winding (6) of the three-phase alternator (2), in particular an electric current flowing from the charge controller (1) to the excitation winding (6), is reduced and / or the error signal, in particular in the form of an error flag, is output to a higher-level control unit (7).

Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste Verlauf der elektrischen Ausgangsspannung (B+) mit dem erfassten Verlauf der Phasenspannung (V), insbesondere die Frequenzen der elektrischen Ausgangsspannung (B+) und der Phasenspannung (V), verglichen wird, um eine Art des Defekts zu ermitteln.Procedure according to Claim 7 or 8th , characterized in that the detected profile of the electrical output voltage (B +) is compared with the recorded profile of the phase voltage (V), in particular the frequencies of the electrical output voltage (B +) and the phase voltage (V), in order to determine a type of defect .

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich mittels Filtern des erfassten Verlaufs der elektrischen Ausgangsspannung (B+) durchgeführt wird, wobei das Filtern bevorzugt ein adaptives Filtern in Abhängigkeit einer Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors (8) der Drehstromlichtmaschine (2) ist.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the comparison is carried out by filtering the detected profile of the electrical output voltage (B +), the filtering preferably being an adaptive filter as a function of a rotational speed of a rotor (8) of the three-phase alternator (2).