DE112006003189B4 - System und Verfahren zur Überspannungskontrolle für ein Energieversorgungssystem - Google Patents
System und Verfahren zur Überspannungskontrolle für ein Energieversorgungssystem Download PDFInfo
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Abstract
Description
- Hintergrund der Erfindung
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Offenbarungsschrift betrifft allgemein elektrische Energieversorgungssysteme und spezieller Energieversorgungssystemarchitekturen, die sich zum Kontrollieren von Überspannungen in einem Gleichstrom(DC)-Energiebussystem eignen.
- Beschreibung des bisherigen Standes der Technik
- Eine mit Wechselstrom (Alternating Current, AC) betriebene elektrische Maschine kann mit einem Gleichstrom(Direct Current, DC)-System über eine bidirektionale Stromrichtervorrichtung gekoppelt sein. Wenn die mit Wechselstrom betriebene elektrische Maschine als Motor fungiert, liefert der Stromrichter Energie an die mit Wechselstrom betriebene elektrische Maschine, indem er Gleichstrom, den er von einer Gleichstromquelle empfängt, in Wechselstrom umrichtet. Dieser Wechselstrom wird an die mit Wechselstrom betriebene elektrische Maschine bereitgestellt. Darüber hinaus kann der Stromrichter verschiedene betriebliche Gesichtspunkte der mit Wechselstrom betriebenen elektrischen Maschine kontrollieren, beispielsweise etwa die Drehzahl und/oder das Drehmoment.
- Alternativ kann die mit Wechselstrom betriebene elektrische Maschine als Energieerzeuger fungieren, wenn das Drehmoment an die Welle der Maschine angelegt wird. Wenn beispielsweise ein von einer mit Wechselstrom betriebenen Maschine angetriebenes Kraftfahrzeug bremst, sich durch die eigene Beharrung fortbewegt oder bergab rollt, liefert der Stromrichter Gleichstrom an die Gleichstromquelle, indem der Wechselstrom, der von der mit Wechselstrom betriebenen elektrischen Maschine erzeugt wird, in Gleichstrom gleichgerichtet wird. Dieser Betriebsmodus wird oft auch als regenerativer Modus bezeichnet, da die erzeugte Energie wieder im Energieversorgungssystem des Kraftfahrzeugs gespeichert wird.
- Die Druckschrift
US 5 801 498 A beschreibt eine Motorsteuereinrichtung zum Fahren und zum Rekuperieren. Im Normalzustand wird über einen zweiten Regler eine elektrische Stromversorgung für einen Speicher dargestellt. Auch der Prozessor und weitere Speicher werden über einen Transistor und einen ersten Regler versorgt. Diese durchgeführt, wenn eine Mindestdrehzahl vorliegt. Dadurch kann die Gegen-EMK des Motors auch bei hohen Geschwindigkeiten verringert werden durch die Motorsteuerung, die über den Transistor versorgt wird. - Die Druckschrift
US 2004 /0 056 616 A1 beschreibt eine Stromversorgung zum Stabilisieren einer Spannung an einer Versorgungsleitung, die von einem Motor erzeugt wird. Ein Batterieüberladungsschutz ist vorgesehen, wobei die Vorrichtung eine Versorgungschaltung für einen bürstenlosen Motor vorsieht. Ein Versorgungszustand-Schaltkreis aktiviert die Steuereinheit abhängig von einer Spannung der Versorgungsleitung. Eine Spannungsstabilisierungseinheit mit einem Relais stabilisiert die Spannung der Versorgungsleitung, wenn das Relais offen ist. - Die Druckschrift
US 6 239 566 B1 beschreibt ein Antriebssystem für einen Permanentmagnet-Elektromotor. Ein Register zum Hinterlegen des Betriebszustands vermerkt den Betriebszustand des Antriebssystems. Wenn mindestens ein vorbestimmter Betriebszustand in dem Antriebssystem oder in dem Elektromotor vorliegt, wird ein Befehl erzeugt, um einen Kurzschluss der Motoranschlüsse zu erzeugen. - Die Druckschrift
DE 102 21 081 A1 beschreibt einen Wechselrichter für eine elektrische Maschine. Im lau-Said-Zweig des Wechselrichters sind normal I-On-Schaltelemente vorgesehen. Dadurch ist sichergestellt, dass bei fehlender Versorgungsspannung und sich drehen elektrische Maschine Entwicklungen kurzgeschlossen sind und keine Überspannung auftreten kann. - Die Gleichstromseite des bidirektionalen Stromrichters kann mit einem Hochspannungs-Gleichstrom(High Voltage Direct Current, HVDC)-Bus gekoppelt sein. Andere Komponenten sind ebenfalls üblicherweise mit dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC)-Bus gekoppelt, darunter auch die Gleichstromquelle. Die Gleichstromquelle und andere Komponenten sind dafür ausgelegt, bis zu einer maximalen Gleichspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus zu arbeiten. In dem Fall, dass die Gleichspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus die maximale Gleichspannung übersteigt, im Folgenden als „Überspannungs“-Bedingung bezeichnet, kann/können die Gleichstromquelle und/oder andere Komponenten beschädigt werden.
- Eine Systemsteuerungseinheit wird üblicherweise eingesetzt, um den Betrieb des Stromrichters zu kontrollieren, sodass die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus geregelt (kontrolliert) wird. Eine der Funktionen der Systemsteuerungseinheit ist es, Überspannungsbedingungen auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus zu verhindern, wenn die mit Wechselstrom betriebene elektrische Maschine in einem Energieerzeuger-Modus arbeitet.
- Die Systemsteuerungseinheit erfordert eine Energiequelle. In dem Fall, dass die Energieversorgung der Systemsteuerungseinheit ausfällt, kann die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus nicht ordnungsgemäß über den Stromrichter geregelt werden, da die Systemsteuerungseinheit außer Betrieb gesetzt wird. Das bedeutet, dass unter manchen Betriebsbedingungen auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) - Bus unerwünschte Überspannungen auftreten können.
- Kurze Zusammenfassung der Erfindung
- Ein System und ein Verfahren zum Verhindern von Überspannungen in einem Energieversorgungssystem, das mit einer elektrischen Maschine gekoppelt ist, werden offenbart. Kurz beschrieben kann gemäß einem Gesichtspunkt eine Ausführungsform zusammengefasst werden als ein Verfahren, welches umfasst, eine Betriebsspannung auf einem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus zu erkennen, festzustellen, ob mindestens eine Komponente des Energieversorgungssystems betriebsbereit ist, ein Signal an einen Stromrichter des Energieversorgungssystems zu übertragen, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung und wenn die Komponente nicht betriebsbereit ist, und eine Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine miteinander kurzzuschließen.
- Gemäß einem anderen Gesichtspunkt kann eine Ausführungsform zusammengefasst werden als ein Energieversorgungssystem, welches eine elektrische Maschine antreibt, umfassend einen Stromrichter, der dazu dient, Wechselstrom (AC), den er von der elektrischen Maschine empfangen hat, in Gleichstrom (DC) gleichzurichten, wenn die elektrische Maschine in einem Energieerzeuger-Modus arbeitet; einen Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus, der dafür ausgelegt ist, Gleichstrom von dem Stromrichter zu empfangen; mindestens eine Komponente, die den Betrieb des Energieversorgungssystems ermöglicht; und eine Reserve-Energieversorgung, die dazu dient, ein Statussignal zu empfangen, welches einer Betriebsbedingung der Komponente entspricht, dazu dient, ein Spannungssignal zu empfangen, welches einer erkannten Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus entspricht, und dazu dient, ein Signal an den Stromrichter zu übertragen, wenn sowohl die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung als auch die Komponente nicht betriebsbereit ist, wobei die Reserve-Energieversorgung dazu dient zu bewirken, dass eine Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine als Reaktion auf das Signal miteinander kurzgeschlossen werden.
- Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten in den Zeichnungen
- In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleichartige Elemente oder Aktionen. Die Größen und relativen Positionen der Elemente in den Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet. Beispielsweise sind die Formen verschiedener Elemente und Winkel nicht maßstabsgerecht gezeichnet und sind einige dieser Elemente bewusst vergrößert und so angeordnet, dass die Übersichtlichkeit der Zeichnung verbessert wird. Ferner ist nicht beabsichtigt, durch die spezifischen Formen der Elemente in den Zeichnungen irgendwelche Informationen über die tatsächliche Form der betreffenden Elemente zu vermitteln, und wurden diese ausschließlich für die bessere Erkennbarkeit in den Zeichnungen gewählt.
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- Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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- Das Energieversorgungssystem 104 umfasst neben anderen Komponenten, die hier nicht dargestellt sind, einen bidirektionalen Stromrichter 108, eine Haupt-Energieversorgung 110, einen Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112, eine Systemsteuerungseinheit 114, eine Hilfs-Energieversorgung (House Keeping Power Supply, HKPS) 116, eine Batterie 118 und eine Reserve-Energieversorgung 120. Ausführungsformen des Systems werden an späterer Stelle noch ausführlicher beschrieben.
- Die Gleichstromseite des Stromrichters 108 und die Haupt-Energieversorgung 110 sind mit dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 gekoppelt. Die elektrische Maschine 102 ist über den Wechselstrombus 106 mit der Wechselstromseite des Stromrichters 108 gekoppelt.
- Wenn die elektrische Maschine 102 als Motor fungiert, liefert der Stromrichter 108 Strom an die elektrische Maschine 102, indem er Gleichstrom, den er von der Haupt-Energieversorgung 110 empfängt, in Wechselstrom umrichtet. Alternativ stellt der Stromrichter 108, wenn die elektrische Maschine 102 als Energieerzeuger fungiert, Gleichstrom an die Haupt-Energieversorgung 110 bereit, indem von der elektrischen Maschine 102 erzeugter Wechselstrom in Gleichstrom gleichgerichtet wird. Wenn beispielsweise die elektrische Maschine 102 ein Kraftfahrzeug antreibt, kann die elektrische Maschine 102 in einem Energieerzeugungs-Modus arbeiten, wenn das Kraftfahrzeug bremst, sich durch die eigene Beharrung fortbewegt oder bergab rollt. Bei normalen Betriebsbedingungen kann der Stromrichter 108 betätigt werden, um die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 zu regeln, zu kontrollieren und/oder zu begrenzen.
- Wie weiter oben bereits angesprochen, wird die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 derart geregelt, dass eine auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus maximal zulässige Spannung nicht überschritten wird. Wenn die Betriebs-Gleichspannung die auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus maximal zulässige Spannung übersteigt, kann/können eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Komponenten beschädigt werden.
- Unter normalen Betriebsbedingungen stellt die Systemsteuerungseinheit 114 (ein) Steuerungssignal(e) über (eine) Verbindung(en) 122 bereit, sodass die in dem Stromrichter 108 enthaltenen Komponenten die Betriebs-Gleichspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 regeln und Energieübertragungen darauf kontrollieren. Energie wird der Systemsteuerungseinheit 114 von der Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 über die Verbindung 124 bereitgestellt. Die Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 empfängt üblicherweise Energie von der Haupt-Energieversorgung 110 über die Verbindung 126 und wandelt und/oder setzt die empfangene Energie in Spannungen und/oder Strom um, die/der für den Betrieb der Systemsteuerungseinheit 114 geeignet sind/ist. In dem Fall, dass keine Energie von der Haupt-Energieversorgung 110 zur Verfügung steht, kann eine Batterie 118 verwendet werden, um eine Reserve-Energiequelle für die Systemssteuerungseinheit 114 über die Verbindung 128 bereitzustellen. Zusätzlich kann in der Einschaltphase die Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 Energie von der Batterie 118 über die Verbindung 128 empfangen und die empfangene Energie in Spannungen und/oder Strom, die/der für den Betrieb der Systemsteuerungseinheit 114 geeignet sind/ist, umwandeln und/oder umsetzen.
- Sobald die Haupt-Energieversorgung 110 voll betriebsbereit ist, kann die Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 ihre Energie von der Haupt-Energieversorgung 110 statt von der Batterie 118 beziehen.
- Die Zuverlässigkeit des vorstehend beschriebenen Gleichstrom-Energieversorgungssystems 104 kann ein Anliegen sein. Beispielsweise kann das Gleichstrom-Energieversorgungssystem 104 eine elektrische Maschine 102 mit Energie versorgen, die Maschinen antreibt, bei denen die Zuverlässigkeit des Motors unter Umständen äußerst wünschenswert sein kann. Dementsprechend dienen in dem Fall, dass die Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 ausfällt, sodass die Gleichspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 die maximal zulässige Spannung auf dem Hochleistungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus übersteigt, verschiedene Ausführungsformen der Reserve-Energieversorgung 120 dazu, die Gleichspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 zu begrenzen.
- Ausführungsformen der Reserve-Energieversorgung 120 sind unter normalen Betriebsbedingungen deaktiviert. Dieser deaktivierte Modus kann als „Ruhe“-Modus bezeichnet werden. Solange die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) - Bus 112 mindestens unterhalb der auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus maximal zulässigen Spannung bleibt oder mindestens gleich der oder niedriger als eine Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus ist, verbleiben Ausführungsformen der Reserve-Energieversorgung 120 im Ruhe-Modus. Für die Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus wird ein Wert gewählt, der mindestens um einen gewählten Toleranzbetrag niedriger ist als die auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus maximal zulässige Spannung. (Für einige Ausführungsformen kann definiert sein, dass die Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus gleich der auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus maximal zulässigen Spannung ist.)
- Wie vorstehend bereits erwähnt, kann unter einigen Betriebsbedingungen die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 die Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus übersteigen. Wenn beispielsweise die Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 ausfällt und die elektrische Maschine 102 im Energieerzeugungs-Modus arbeitet, kann sich die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 in einer unerwünschten und unkontrollierten Weise erhöhen. Unter solchen Betriebsbedingungen, wie sie im Folgenden beschrieben werden, kann unter Umständen die Reserve-Energieversorgung 120 aktiviert werden, wenn die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 über die Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus steigt.
- Ausführungsformen der Reserve-Energieversorgung 120 überwachen die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 über eine Verbindung 130. Ein Statussignal oder ein anderes geeignetes Signal, das der Einfachheit halber als „HV_dc“ bezeichnet werden soll, wird über die Verbindung 130 von der Haupt-Energieversorgung 110 bereitgestellt. Das Signal HV_dc entspricht der Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Reserve-Energieversorgung 120 Komponenten, die dafür ausgelegt sind, die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 direkt zu überwachen. In einer weiteren Ausführungsform kann eine andere Vorrichtung das Signal HV_dc an die Reserve-Energieversorgung 120 bereitstellen. In einer alternativen Ausführungsform entspricht das Statussignal HV_dc der Situation, ob die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 höher oder niedriger ist als die Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus (oder ein Bereich von Schwellenspannungen für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus, der durch eine obere Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus und eine untere Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus, je nach der Ausführungsform). Das bedeutet, dass die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 mit einer Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus verglichen wird und angibt, ob die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 höher oder niedriger als die (und/oder gleich der) Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus ist.
- Einige Ausführungsformen der Reserve-Energieversorgung 120 können Mittel enthalten, um die Funktionsbereitschaft der Reserve-Energieversorgung 120 zu prüfen und/oder der Systemsteuerungseinheit 114 den Betriebszustand der Reserve-Energieversorgung 120 anzuzeigen. Beispielsweise kann die Systemsteuerungseinheit 114 periodisch (beispielsweise bei Systemstart) ein geeignetes Signal, das der Einfachheit halber als „SC_Test“ bezeichnet werden soll, über die Verbindung 134 senden, um den Betriebszustand der Reserve-Energieversorgung 120 zu prüfen. Die Reserve-Energieversorgung 120 kann daraufhin einen Selbsttest ausführen und eine Antwort an die Systemsteuerungseinheit 114 senden, indem ein geeignetes Rückmeldesignal, das der Einfachheit halber als „BP_FB“ bezeichnet werden soll, an die Systemsteuerungseinheit 114 angelegt wird. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Signal BP_FB über die Verbindung 135, über die Verbindung 134 oder über eine andere geeignete Verbindung übertragen werden, je nach dem jeweiligen Kommunikationsschema und/oder den verwendeten Signalformaten. Sollte sich die Reserve-Energieversorgung 120 nicht in einem betriebsbereiten Zustand befinden und nicht ordnungsgemäß auf das Signal SC_Test antworten, dann kann die Systemsteuerungseinheit 114 eine Schutzroutine ausführen, um entsprechende korrigierende und/oder vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen (unter anderem beispielsweise nicht zuzulassen, dass das Kraftfahrzeug losfährt, und/oder den Fahrer zu warnen).
- In einem beispielhaften Szenario kann die Systemsteuerungseinheit 114 ausfallen, wenn die Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 nicht in der Lage ist, Eingangsenergie an die Systemsteuerungseinheit 114 bereitzustellen. Beispielsweise kann die Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 aufgrund eines Stromausfalls (von der Haupt-Energieversorgung 110 und/oder der Batterie 118) oder durch einen Ausfall einer internen Komponente ausfallen. In diesem Szenario wird ein geeignetes Statussignal oder dergleichen, das der Einfachheit halber als „HKPS_lost“ bezeichnet werden soll, von der Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 über die Verbindung 132 bereitgestellt, das den Betriebszustand der Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 anzeigt. Dementsprechend wird, wenn die Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 des Systems ausfällt, die Ausfallbedingung durch die Reserve-Energieversorgung 120 erkannt.
- In einem anderen Szenario kann die Systemsteuerungseinheit 114 ihrerseits ausfallen, beispielsweise etwa, wenn eine Komponente der Systemsteuerungseinheit 114 ausfällt. Hier kann ein geeignetes Statussignal oder dergleichen von der Systemsteuerungseinheit 114 bereitgestellt werden, das den Betriebszustand der Systemsteuerungseinheit 114 anzeigt. Dementsprechend wird, wenn die Systemsteuerungseinheit 114 ausfällt, die Ausfallbedingung durch die Reserve-Energieversorgung 120 erkannt.
- Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Reserve-Energieversorgung 120 erkennt den Betriebszustand der Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116. Der Einfachheit halber wurden vorstehend Ausführungsformen beschrieben, die den Betriebszustand der Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 überwachen. Der Betriebszustand anderer Vorrichtungen von Interesse und/oder ihrer Komponenten kann durch alternative Ausführungsformen der Reserve-Energieversorgung 120 ebenfalls überwacht werden.
- Wenn festgestellt wird, dass die Hilfs-Energieversorgung (HKPS) 116 oder eine andere überwachte Vorrichtung und/oder ihre Komponenten ausgefallen ist/sind, stellt die Reserve-Energieversorgung 120 (ein) Signal(e) an die Komponenten im Stromrichter 108 über die Verbindung 136 bereit, sodass die Anschlussklemmen der elektrischen Maschine 102 elektrisch miteinander kurzgeschlossen werden. Mindestens eine Wirkung des elektrischen Kurzschließens der Anschlussklemmen der elektrischen Maschine 102 besteht darin, dass die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 abnimmt.
- Der Stromrichter 108 enthält eine Mehrzahl von Transistorvorrichtungen 802 (
- Eine ausführliche Beschreibung einer ausgewählten beispielhaften Ausführungsform wird nachfolgend gegeben und ist in den
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- Die Reserve-Energieversorgung 120 kann unter einer bestimmten Bedingung durch eines der oben beschriebenen Eingangssignale 132, 134 aktiviert werden. Diese Bedingung ist, dass die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 (
- In verschiedenen Betriebssituationen kann die Reserve-Energieversorgung 120 durch ein geeignetes Signal (SC_Test) auf der Verbindung 134 aktiviert werden. Diese Betriebssituationen können unter anderem verschiedene Tests umfassen, mit deren Hilfe die Betriebszuverlässigkeit der Reserve-Energieversorgung 120 geprüft werden kann, ohne die Anschlussklemmen der elektrischen Maschine 102 elektrisch miteinander kurzzuschließen. Das bedeutet, wenn die Reserve-Energieversorgung 120 getestet wird (das Signal SC_Test angelegt wird), würden die oben genannten Signale, die ein Kurzschließen der Anschlussklemmen bewirken, nicht an den Stromrichter 108 übertragen (es sei denn, das Signal HKPS-lost und das Bussignal HV_dc werden gleichzeitig ebenfalls angelegt - siehe Tabelle 1 unten).
- Dementsprechend würde ein Schalter 1104 (
- Unter anderem kann beispielsweise die Systemsteuerungseinheit 114 über die Verbindung 134 das Signal SC_Test an die Reserve-Energieversorgung 120 senden. Wenn der Ausgang der Reserve-Energieversorgung 120 (der bei verschiedenen Ausführungsformen andernfalls auf die Verbindung 136 übertragen würde, wenn erkannt wird, dass der Schalter 1104 in der Ausgangsschnittstelle 216 geöffnet ist) korrekt ist, kann ein geeignetes Rückmeldesignal (BP_FB) erzeugt und über die Verbindung 135 an die Systemsteuerungseinheit 114 zurück übertragen werden. Daraufhin analysiert die Systemsteuerungseinheit 114 das Rückmeldesignal, um die Betriebszuverlässigkeit der Reserve-Energieversorgung zu beurteilen. Es ist einzusehen, dass es zahlreiche Tests und ihnen entsprechende Rückmeldesignale gibt, die für die Reserve-Energieversorgung 120 und/oder die darin enthaltenen Komponenten ausgeführt werden können, und dass die Zahl derartiger Tests und Rückmeldesignale zu groß ist, als dass sie hier sinnvollerweise beschrieben werden könnten. Alle diese Tests und Rückmeldesignale sollen als in den Schutzanspruch dieser Offenbarungsschrift aufgenommen gelten.
- Die Tests können unter verschiedenen Bedingungen veranlasst werden. Beispielsweise kann es in der Einschaltphase des Energieversorgungssystems 104 wünschenswert sein, einen Test der Reserve-Energieversorgung 120 zu veranlassen. In einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, Tests der Reserve-Energieversorgung 120 in regelmäßigen Abständen auszuführen. Dementsprechend könnte ein Timer 138 oder dergleichen mit der Systemsteuerungseinheit 114 gekoppelt oder darin enthalten sein, sodass der Timer 138 periodisch ein Signal oder dergleichen erzeugt, um den Test in regelmäßigen Abständen zu veranlassen. Andere beispielhafte Situationen, in denen es unter Umständen wünschenswert ist, einen Test der Reserve-Energieversorgung 120 zu veranlassen, werden im Folgenden beschrieben.
- Wenn wir annehmen, dass die Logikpegel für die beiden Eingangssignale 132 und 134 (Eingangssignal HKPS_lost und SC_Test) und das Bussignal HV_dc (die erkannte Betriebsspannung liegt oberhalb des Spannungsschwellenwerts von 300 V Gleichstrom) low-aktiv sind, und weiter annehmen, dass das Rückmeldesignal und das Ausgangssignal highaktiv sind, ist Tabelle 1 die Wahrheitswertetabelle der Eingang-Ausgang-Beziehungen einer beispielhaften Ausführungsform.Tabelle 1 zeigt, dass (erste 4 Zustände), wenn die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 unter 300 Volt Gleichstrom liegt (logisch 1), die Reserve-Energieversorgung 120 nicht aktiviert wird. Dementsprechend gibt es kein Ausgangs- oder Rückmeldesignal von der Reserve-Energieversorgung 120, unabhängig vom Zustand der übrigen Eingangssignale. Wenn die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 oberhalb von 300 V Gleichstrom liegt (logisch 0), wird ein Rückmeldesignal auf der Verbindung 135 erzeugt, wenn eines der oder beide
- Eingangssignale low-aktiv (logisch 0) ist/sind. Wenn die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 oberhalb von 300 V Gleichstrom liegt (logisch 0), wird ein Ausgangssignal auf der Verbindung 136 erzeugt, wenn das Eingangssignal HKPS_lost low-aktiv (logisch 0) ist. Beispielsweise wird das Ausgangssignal von der Reserve-Energieversorgung 120 erzeugt, wenn das Eingangssignal HKPS_lost low-aktiv (logisch 0) ist und die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 oberhalb von 300 V Gleichstrom liegt (logisch 0).
- Die Reserve-Energieversorgung 120 enthält mindestens die folgenden Funktionsblöcke: Eingangslogikgatter und Isolation 202, Hysterese-Komparator 204, Spannungsteiler und - regler 206, linearen Regler 208, ersten Kontrollschalter 210, zweiten Schalter 212, Gegentaktwandler 214 (hier auch als Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler bezeichnet) und die Ausgangsschnittstelle 216. Der Betrieb dieser Komponenten wird an späterer Stelle für die ausgewählte beispielhafte Ausführungsform noch ausführlicher erläutert.
- Der Funktionsblock Eingangslogikgatter und Isolation 202 nimmt die beiden Eingangssignale (Eingangssignal HKPS-lost und SC_Test) über ein logisches UND-Gatter und danach durch einen (nicht dargestellten) optischen Isolator auf. Wenn eines der beiden Eingangssignale 132, 134 low-aktiv ist, befindet sich das Ausgangssignal im logischen Low-Zustand (aktivieren). Nur wenn beide Eingangssignale 132, 134 inaktiv sind, befindet sich das Ausgangssignal 218 im Zustand hoher Impedanz (dem Deaktivierungs-Zustand).
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- Für diese beispielhafte Ausführungsform gelten die folgenden Parameter. Man setze VTH = 2,981 V und VTL = 2,481 V, wähle R3 mit 20 k, R4 sei 200 k und wähle R2 mit 84,5 k, R1 sei 100 k. R5 in
- Das Eingangssignal 220 des Hysterese-Komparators 204 kommt von dem Spannungsteiler und -regler 206, der über den Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 verbunden ist. In dieser beispielhaften Ausführungsform beträgt der Skalierungsfaktor des Spannungsteilers 0,99 %. Bei dem unteren Schwellenwert, 2,481 V, ist der entsprechende Gleichstrom-Bus 251 V. Bei dem oberen Schwellenwert, 2,981 V, ist der entsprechende Gleichstrom-Bus 301 V. Eine Bezugspannung von 5 V wird ebenfalls von dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 mit einem Widerstand und einem Spannungsregler abgegriffen. Die 5-V-Spannung liefert Energie für die Funktionsblöcke Eingangslogikgatter und Isolation 202, Hysterese-Komparator 204 und Kontrollschalter 210.
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- Der Dreieckwellengenerator 608 besteht aus einem Spannungskomparator und einer (nicht dargestellten) RC-Lade/Entlade-Schaltung. Der Bezugspunkt der Wandlerwicklungen ist so zugewiesen, dass die Einschaltwicklung das Magnetfeld im Wandlerkern, das mit der Ausgangswicklung erzeugt wurde, automatisch zurücksetzt.
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- In dieser Ausführungsform wird, wenn das Eingangssignal SC_Test auf der Verbindung 714 vorhanden ist (in der Ausführungsform, die in
- Wie in
- Für die unteren Transistorvorrichtungen 802b wird die Reserve-Energie angelegt, sobald sie zur Verfügung steht. Für die oberen Transistorvorrichtungen 802a wird die Reserve-Energie nach ungefähr 140 µs (nach Timer 706) angelegt. Durch die Einführung des Timers 706 bleibt ausreichend Zeit, dass sich die Reserve-Energie schrittweise aufbauen kann. Um zu vermeiden, dass die oberen drei Transistorvorrichtungen 802a im linearen Bereich arbeiten, wird die Reserve-Energie erst an das Transistorgatter angelegt, wenn sie sich vollständig aufgebaut hat. Dadurch, dass die Reserve-Energie zuerst an die drei unteren Transistorvorrichtungen 802b angelegt wird (Ausschalten), wird ein Durchschießen („Shoot-Through“) verhindert.
- In einem Typ von Stromrichter 108 (
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- In der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsform sind die Bedingungen dafür, dass Reserve-Energie (15 V Wechselstrom und 15 V Gleichstrom) zur Verfügung steht, dass die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus 112 bei oder über 300 V liegt und dass entweder eines der oder beide Eingangssignale HKPS-lost und SC_Test vorhanden ist/sind. Die Bedingungen für das Anlegen der Reserve-Energie an das Gatter 804 einer Transistorvorrichtung 802 sind, dass die Reserve-Energie zur Verfügung steht und dass das Eingangssignal SC_Test nicht vorhanden ist.
- Die vorstehend beschriebene beispielhafte Ausführungsform der Reserve-Energieversorgung ist lediglich ein einzelnes Beispiel ohne jeglichen einschränkenden Charakter, welches in einem Energieversorgungssystem eingesetzt wird. Zahlreiche hiervon verschiedene Ausführungsformen sind möglich.
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- Der Prozess beginnt bei Block 1002. Bei Block 1004 wird eine Betriebsspannung auf einem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) -Bus erkannt. Bei Block 1006 wird festgestellt, ob mindestens eine Komponente des Energieversorgungssystems betriebsbereit ist. Bei Block 1008 wird ein Signal an einen Stromrichter des Energieversorgungssystems übertragen, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung und wenn die Komponente nicht betriebsbereit ist. Bei Block 1010 wird eine Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine miteinander kurzgeschlossen. Der Prozess endet bei Block 1012.
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- Wenn beispielsweise das Energieversorgungssystem 104 dazu verwendet wird, ein Elektrofahrzeug zu betreiben (wie etwa die Vorrichtung 1102), kann es unter Umständen vorkommen, dass der Test der Reserve-Energieversorgung 120 durchgeführt wird, während das Elektrofahrzeug in Betrieb ist. In solchen Situationen würde ein Schalter, der in der Ausgangsschnittstelle 216 enthalten ist, betätigt, sodass die Reserve-Energieversorgung 120 nicht mit dem Stromrichter 108 gekoppelt würde. Das heißt, dass die Reserve-Energieversorgung 120 getestet werden könnte, jedoch das/die Ausgangssignal(e) nicht über die Verbindung 136 an den Stromrichter 108 übertragen würde(n), sodass die Anschlussklemmen der elektrischen Maschine 102 nicht miteinander kurzgeschlossen werden. Dementsprechend würde die Haupt-Stromversorgung 110 weiterhin über den Stromrichter 108 Energie an die elektrische Maschine 102 liefern, sodass der Betrieb des Elektrofahrzeugs parallel zum Testen der Reserve-Energieversorgung 120 fortgesetzt wird. Es ist einzusehen, dass es viele Situationen gibt, in denen ein Test der Reserve-Energieversorgung 120 ohne Übermittlung der Signale über die Verbindung 136 an den Stromrichter 108 wünschenswert ist, und dass die Zahl dieser Situationen zu groß ist, als dass sie hier sinnvollerweise beschrieben werden könnten. Es ist beabsichtigt, dass alle diese Situationen als in den Schutzanspruch dieser Offenbarungsschrift aufgenommen gelten.
- Wenn die Systemsteuerungseinheit 114 den vorstehend beschriebenen Test durchführt, um den Betrieb der Reserve-Energieversorgung 120 zu beurteilen, kann die Systemsteuerungseinheit einen geeigneten Bericht oder sonstigen Hinweis an andere Komponenten des Energieversorgungssystems 104 und/oder an Komponenten einer Vorrichtung, welche das Energieversorgungssystem 104 beinhaltet, ausgeben. Beispielsweise kann eine Benutzerschnittstellenvorrichtung 1106 wie etwa ein Anzeigebildschirm oder dergleichen Informationen von der Systemsteuerungseinheit 114 empfangen, die die Ergebnisse des Tests der Reserve-Energieversorgung 120 anzeigen. Dementsprechend würde die Systemsteuerungseinheit 114 eine geeignete Schnittstelle 1108 beinhalten, die dafür ausgelegt ist, den erzeugten Testbericht über die Verbindung 1110 an die Benutzerschnittstellenvorrichtung 1106 zu senden, wozu ein in geeigneter Weise formatiertes Signal verwendet wird. In anderen Ausführungsformen kann die Benutzerschnittstellenvorrichtung 1106 jede beliebige Art von geeigneter Testausrüstung sein, beispielsweise etwa ein Messgerät oder dergleichen, oder kann sie sogar eine Vorrichtung eines speziellen Typs sein, die dafür ausgelegt ist, über die Verbindung 1110 Informationen zu empfangen, welche den Ergebnissen des Tests entsprechen.
- In einer anderen Ausführungsform kann, wenn der Test anzeigt, dass die Reserve-Energieversorgung 120 ausgefallen ist und/oder nicht wie vorgesehen arbeiten wird, eine geeignete Aktion veranlasst werden. Dementsprechend würde ein geeignetes Signal von der Schnittstelle 1108 an eine Aktionsvorrichtung 1112 über eine Verbindung 1114 gesendet. Beispielsweise könnte unter anderem die Aktionsvorrichtung 1112 eine Sicherheitsvorrichtung, ein Schalter oder dergleichen sein, die/der betätigt werden kann, um einen Betrieb der Vorrichtung, die das Energieversorgungssystem 104 beinhaltet, zu verhindern. Oder die Aktionsvorrichtung 1112 könnte eine Alarmvorrichtung oder dergleichen sein.
- In noch einer weiteren Ausführungsform könnte die Aktionsvorrichtung 1112 selbst das Testen der Reserve-Energieversorgung 120 veranlassen. Beispielsweise könnte in der Einschaltphase des Energieversorgungssystems oder der Vorrichtung 1102 ein Schalter oder dergleichen, der eine andere Funktion hat, dazu dienen, ein Signal auf die Verbindung 1114 zu übertragen, welches von der Systemsteuerungseinheit 114 empfangen wird. Als Reaktion darauf würde die Systemsteuerungseinheit 114 den Test der Reserve-Energieversorgung 120 veranlassen. Unter anderem könnte ein solcher Test beispielsweise veranlasst werden, wenn ein Fahrzeug, das Ausführungsformen des Energieversorgungssystems 104 enthält, von einem Fahrer gestartet wird. Dementsprechend könnte die Aktionsvorrichtung 1112 der Starterschalter selbst, eine andere beim Starten des Fahrzeugs betätigte Vorrichtung oder eine Vorrichtung, die dazu dient, das Starten des Fahrzeugs zu erkennen, sein.
- In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die Verbindung 135 der Verbindung 136 entsprechen, sodass der Schalter 1104 in der Ausgangsschnittstelle 216 mit der Verbindung 135 oder Verbindung 136 gekoppelt ist. Wenn der Schalter mit der Verbindung 135 gekoppelt ist, würde die Systemsteuerungseinheit 114 so konfiguriert, dass sie den oben beschriebenen Ausgang der Reserve-Energieversorgung 120 direkt analysiert.
- In den verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann die Reserve-Energieversorgung 120 (
- In der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen können die Begriffe „Transistorvorrichtung“ und/oder „Leistungshalbleitervorrichtung“ Halbleitervorrichtungen einschließen, die dafür ausgelegt sind, verglichen mit standardmäßigen Halbleitervorrichtungen große Ströme, hohe Spannungen und/oder große Mengen Energie zu bewältigen, einschließlich Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen, Leistungshalbleiterdioden und andere derartige Vorrichtungen, wie sie in der Energieverteilung zur Anwendung kommen, beispielsweise netz- oder transportbezogene Anwendungen.
- Die vorstehende ausführliche Beschreibung hat verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtungen und/oder Prozesse mithilfe von Blockdiagrammen, Schemazeichnungen und Beispielen dargelegt. Insoweit solche Blockdiagramme, Schemazeichnungen und Beispiele eine oder mehrere Funktion(en) und/oder Operation(en) enthalten, werden Fachleute auf diesem Gebiet der Technik einsehen, dass jede Funktion und/oder Operation in solchen Blockdiagrammen, Ablaufdiagrammen oder Beispielen für sich und/oder zusammengenommen mittels einer breitgefächerten Palette von Hardware, Software, Firmware oder praktisch jeder beliebigen Kombination davon implementiert werden kann. In einer Ausführungsform kann der vorliegende Erfindungsgegenstand mittels anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs) realisiert werden. Allerdings werden Fachleute auf diesem Gebiet der Technik erkennen, dass die hier offenbarten Ausführungsformen insgesamt oder in Teilen gleichwertig auch in standardmäßigen integrierten Schaltungen, als ein oder mehrere Computerprogramm(e), das/die auf einem oder mehreren Computer(n) läuft/laufen (beispielsweise als ein oder mehrere Programm(e), das/die auf einem oder mehreren Computersystem(en) läuft/laufen), als ein oder mehrere Programm(e), das/die auf einer oder mehreren Steuerungseinheit(en) (beispielsweise Mikrocontrollern) läuft/laufen, als ein oder mehrere Programm(e), das/die auf einem oder mehreren Prozessor(en) (beispielsweise Mikroprozessoren) läuft/laufen, als Firmware oder als praktisch jede beliebige Kombination davon implementiert werden können und dass das Konzipieren der Schaltungen und/oder Schreiben des Codes für die Software und/oder Firmware zu den Fertigkeiten eines Durchschnittsfachmanns auf diesem Gebiet der Technik vor dem Hintergrund dieser Offenbarungsschrift zählen.
- Darüber hinaus werden Fachleute auf diesem Gebiet der Technik einsehen, dass die hier beschriebenen Kontrollmechanismen als Programmprodukt in vielfältigen Formen verteilt werden können und dass eine veranschaulichende Ausführungsform gleichermaßen zur Anwendung kommt, unabhängig von dem speziellen Typ des signaltragenden Mediums, das verwendet wird, um die eigentliche Verteilung auszuführen. Beispiele von signaltragenden Medien umfassen unter anderem die folgenden: beschreibbare Medien wie etwa Disketten, Festplatten, CD-ROMs, digitale Magnetbänder und Computerspeicher; und Übertragungsmedien wie beispielsweise digitale und analoge Kommunikationsverbindungen unter Verwendung von TDM- oder IP-basierten Kommunikationsverbindungen (beispielsweise paketbasierte Verbindungen).
Claims (43)
- Energieversorgungssystem (104), das eine elektrische Maschine (102) mit Energie versorgt und Folgendes umfasst: einen Stromrichter (108), der dazu dient, Wechselstrom (AC), der von der elektrischen Maschine (102) empfangen wird, in Gleichstrom (DC) umzurichten, wenn die elektrische Maschine (102) in einem Energieerzeugungs-Modus arbeitet; einen Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC) -Bus (112), der dafür ausgelegt ist, Gleichstrom von dem Stromrichter (108) zu empfangen; mindestens eine Komponente, die den Betrieb des Energieversorgungssystems (104) ermöglicht; und eine Reserve-Energieversorgung (120), die dazu dient, ein Statussignal zu empfangen, welches einer Betriebsbedingung der Komponente entspricht, die dazu dient, ein Signal zu empfangen, welches einer erkannten Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC)-Bus entspricht, und die dazu dient, ein Signal an den Stromrichter (108) zu übertragen, wenn sowohl die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung als auch die Komponente nicht betriebsbereit ist.
- Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 1 , wobei der Stromrichter (108) dazu dient zu bewirken, dass als Reaktion auf das Signal eine Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine (102) miteinander kurzgeschlossen wird. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 1 , wobei der Stromrichter (108) eine Mehrzahl von Transistorvorrichtungen (802) umfasst und wobei das Signal, das von der Reserve-Energieversorgung (120) an den Stromrichter (108) übertragen wird, bewirkt, dass ein Betriebszustand der Mehrzahl von Transistorvorrichtungen (802) derart eingestellt wird, dass die Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine (102) miteinander kurzgeschlossen wird. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 1 , wobei das Übertragen eines Signals an den Stromrichter (108) ferner umfasst, eine Mehrzahl von Gattersignalen an eine Mehrzahl von Transistorvorrichtungen (802) zu übertragen, sodass, wenn die Transistorvorrichtungen (802) gattergesteuert sind, die Mehrzahl der Anschlussklemmen der elektrischen Maschine (102) miteinander kurzgeschlossen werden. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 1 , wobei die Komponente Folgendes umfasst: eine Systemsteuerungseinheit (114), die dazu dient, den Betrieb des Stromrichters (108) zu kontrollieren. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 1 , wobei die Komponente Folgendes umfasst: eine Hilfs-Energieversorgung (116), die dazu dient, Energie mindestens an eine Systemsteuerungseinheit (114) bereitzustellen, wobei die Systemsteuerungseinheit (114) dazu dient, den Betrieb des Stromrichters (108) zu kontrollieren. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 6 , wobei die von der Reserve-Energieversorgung (120) erzeugte Energie elektrisch von der Energie getrennt ist, die von der Hilfs-Energieversorgung (116) erzeugt wird. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 1 , welches ferner Folgendes umfasst: eine Systemsteuerungseinheit (114), die dazu dient, den Betrieb des Stromrichters (108) zu kontrollieren; eine erste Verbindung, die dafür ausgelegt ist, ein Testsignal, welches von der Systemsteuerungseinheit (114) erzeugt wird, an die Reserve-Energieversorgung (120) zu übertragen, um einen Test der Reserve-Energieversorgung (120) zu veranlassen; und eine zweite Verbindung, die dafür ausgelegt ist, ein Rückmeldesignal, welches von der Reserve-Energieversorgung (120) als Reaktion auf das empfangene Testsignal erzeugt wird, an die Systemsteuerungseinheit (114) zurück zu übertragen. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 8 , wobei die Systemsteuerungseinheit (114) ferner dazu dient, als Reaktion auf das Rückmeldesignal eine Schutzroutine auszuführen. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 9 , wobei das Ausführen der Schutzroutine Folgendes umfasst: Verhindern, dass das elektrische Energieversorgungssystem (104) gestartet wird. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 9 , wobei das Ausführen der Schutzroutine Folgendes umfasst: Alarmieren des Bedieners der elektrischen Maschine (102). - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 8 , welches ferner Folgendes umfasst: eine Ausgabeschnittstelle, die dazu dient, als Reaktion auf das empfangene Testsignal die Reserve-Energieversorgung (120) von dem Stromrichter (108) zu entkoppeln. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 8 , wobei das Testsignal als Reaktion auf die Aktivierung einer Vorrichtung, in der das Energieversorgungssystem (104) enthalten ist, erzeugt wird. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 8 , wobei das Testsignal als Reaktion auf ein Ereignis, das während des Betriebs des elektrischen Systems eintritt, erzeugt wird. - Energieversorgungssystem (104) gemäß
Anspruch 1 , welches ferner Folgendes umfasst: einen Speicher (904), der mindestens Logik speichert, um das empfangene Statussignal und das empfangene Spannungssignal zu analysieren, festzustellen, wenn sowohl die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung als auch die Komponente nicht betriebsbereit ist, und das Signal an den Stromrichter (108) zu erzeugen; und einen Prozessor (902), der dazu dient, die Logik zu empfangen und auszuführen. - Energieversorgungssystem (104), das eine elektrische Maschine (102) mit Energie versorgt und Folgendes umfasst: einen Stromrichter (108), der dazu dient, Wechselstrom (AC), der von der elektrischen Maschine (102) empfangen wird, in Gleichstrom (DC) gleichzurichten, wenn die elektrische Maschine (102) in einem Energieerzeugungs-Modus arbeitet; einen Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC)-Bus (112), der dafür ausgelegt ist, Gleichstrom von dem Stromrichter (108) zu empfangen; mindestens eine Komponente, die den Betrieb des Energieversorgungssystems (104) ermöglicht; und eine Reserve-Energieversorgung (120), die dazu dient, ein Statussignal zu empfangen, welches einer Betriebsbedingung der Komponente entspricht, und die dazu dient, ein Signal an den Stromrichter (108) zu übertragen, wenn die Komponente nicht betriebsbereit ist.
- Verfahren zum Verhindern von Überspannungen in einem Energieversorgungssystem (104), das mit einer elektrischen Permanent-Magnet-Maschine (102) gekoppelt ist, welches Folgendes umfasst: Erkennen einer Betriebsspannung auf einem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC)-Bus; Feststellen, ob mindestens eine Komponente des Energieversorgungssystems (104) betriebsbereit ist; Übertragen eines Signals an einen Stromrichter (108) des Energieversorgungssystems (104), wenn sowohl die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung als auch die Komponente nicht betriebsbereit ist; und Kurzschließen einer Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine (102) miteinander.
- Verfahren gemäß
Anspruch 17 , welches ferner Folgendes umfasst: Vergleichen der erkannten Betriebsspannung mit der Schwellenspannung. - Verfahren gemäß
Anspruch 17 , welches ferner Folgendes umfasst: Übertragen eines Testsignals an ein Reserve-Energieversorgungsystem (120); Testen des Betriebs des Reserve-Energieversorgungsystems (120); und Empfangen eines Rückmeldesignals als Reaktion auf das übertragene Testsignal, wobei das Rückmeldesignal den Testergebnissen des Tests entspricht und wobei das Kurzschließen der Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine (102) mindestens während des Testens des Reserve-Energieversorgungssystems (120) entfällt. - Verfahren gemäß
Anspruch 19 , welches ferner Folgendes umfasst: Übertragen des Testsignals von einer Systemsteuerungseinheit (114) an das Reserve-Energieversorgungssystem (120); und Senden des Rückmeldesignals von dem Reserve-Energieversorgungsystem (120) (104) an die Systemsteuerungseinheit (114). - Verfahren gemäß
Anspruch 19 , welches ferner Folgendes umfasst: Inbetriebsetzen einer Vorrichtung, in der das Energieversorgungssystem (104) enthalten ist; und Übertragen des Testsignals als Reaktion auf das Inbetriebsetzen der Vorrichtung. - Verfahren gemäß
Anspruch 19 , welches ferner Folgendes umfasst: Übertragen des Testsignals als Reaktion auf ein Ereignis, das während des Betriebs des elektrischen Energieversorgungssystems (104) eintritt. - Verfahren gemäß
Anspruch 17 , wobei das Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner umfasst festzustellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung (116) betriebsbereit ist, sodass das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Hilfs-Energieversorgung (116) nicht betriebsbereit ist. - Verfahren gemäß
Anspruch 17 , wobei das Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner umfasst festzustellen, ob eine Systemsteuerungseinheit (114) betriebsbereit ist, sodass das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Systemsteuerungseinheit (114) nicht betriebsbereit ist. - Verfahren gemäß
Anspruch 17 , wobei das Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner Folgendes umfasst: Feststellen, ob eine Systemsteuerungseinheit (114) betriebsbereit ist; und Feststellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung (116) betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn entweder die Systemsteuerungseinheit (114) oder die Hilfs-Energieversorgung (116) nicht betriebsbereit ist. - Verfahren gemäß
Anspruch 25 , wobei das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn sowohl die Systemsteuerungseinheit (114) als auch die Hilfs-Energieversorgung (116) nicht betriebsbereit ist. - Verfahren gemäß
Anspruch 17 , wobei das Übertragen des Signals an den Stromrichter (108) ferner umfasst, eine Mehrzahl von Gattersignalen an eine Mehrzahl von Transistorvorrichtungen (802) zu übertragen, sodass, wenn die Transistorvorrichtungen (802) gattergesteuert sind, die Mehrzahl der Anschlussklemmen der elektrischen Maschine (102) miteinander kurzgeschlossen wird. - System zum Verhindern von Überspannungen in einem Energieversorgungssystem (104), das mit einer elektrischen Maschine (102) gekoppelt ist, welches Folgendes umfasst: Mittel zum Erkennen einer Betriebsspannung auf einem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC)-Bus (112); Mittel zum Feststellen, ob mindestens eine Komponente des Energieversorgungssystems (104) betriebsbereit ist; Mittel zum Übertragen eines Signals an einen Stromrichter (108) des Energieversorgungssystems (104), wenn sowohl die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung als auch die Komponente nicht betriebsbereit ist; und Mittel zum Kurzschließen einer Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine (102), wenn das Signal übertragen wird.
- System gemäß
Anspruch 28 , welches ferner Mittel umfasst, um die erkannte Betriebsspannung mit der Schwellenspannung zu vergleichen. - System gemäß
Anspruch 28 , wobei das Mittel zum Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Feststellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung (116) betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Hilfs-Energieversorgung (116) nicht betriebsbereit ist. - System gemäß
Anspruch 28 , wobei das Mittel zum Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Feststellen, ob eine Systemsteuerungseinheit (114) betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Systemsteuerungseinheit (114) nicht betriebsbereit ist. - System gemäß
Anspruch 28 , wobei das Mittel zum Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Feststellen, ob eine Systemsteuerungseinheit (114) betriebsbereit ist, und Mittel zum Feststellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung (116) betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn entweder die Systemsteuerungseinheit (114) oder die Hilfs-Energieversorgung (116) nicht betriebsbereit ist. - System gemäß
Anspruch 32 , wobei das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn sowohl die Systemsteuerungseinheit (114) als auch die Hilfs-Energieversorgung (116) nicht betriebsbereit ist. - Verfahren gemäß
Anspruch 28 , welches ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Übertragen eines Testsignals an das Reserve-Energieversorgungsystem (120); Mittel zum Testen des Betriebs des Reserve-Energieversorgungsystems (120); und Mittel zum Empfangen eines Rückmeldesignals als Reaktion auf das übertragene Testsignal, wobei das Rückmeldesignal den Testergebnissen des Tests entspricht, und wobei das Kurzschließen der Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine (102) mindestens während des Testens des Reserve-Energieversorgungsystems (120) entfällt. - Verfahren gemäß
Anspruch 34 , welches ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Übertragen des Testsignals von einer Systemsteuerungseinheit (114) an das Reserve-Energieversorgungsystem (120); und Mittel zum Senden des Rückmeldesignals von dem Reserve-Energieversorgungsystem (120) (104) an die Systemsteuerungseinheit (114). - Verfahren gemäß
Anspruch 34 , welches ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Inbetriebsetzen einer Vorrichtung, in der das Energieversorgungssystem (104) enthalten ist; und Mittel zum Übertragen des Testsignals als Reaktion auf das Inbetriebsetzen der Vorrichtung. - Verfahren gemäß
Anspruch 34 , welches ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Übertragen des Testsignals als Reaktion auf ein Ereignis, das während des Betriebs des elektrischen Systems eintritt. - Prozessorlesbares Medium, welches Anweisungen speichert, um einen Prozessor zu veranlassen, Überspannungen in einem Energieversorgungssystem (104), welches mit einer elektrischen Maschine (102) gekoppelt ist, zu verhindern durch: Feststellen einer Betriebsspannung auf einem Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC)-Bus; Feststellen, ob mindestens eine Komponente des Energieversorgungssystems (104) betriebsbereit ist; und Erzeugen eines Signals, welches an einen Stromrichter (108) des Energieversorgungssystems (104) übertragen wird, wenn sowohl die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung als auch die Komponente nicht betriebsbereit ist, um zu veranlassen, dass eine Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine (102) miteinander kurzgeschlossen wird.
- Medium gemäß
Anspruch 38 , welches ferner Anweisungen zum Vergleichen der erkannten Betriebsspannung mit der Schwellenspannung umfasst. - Medium gemäß
Anspruch 38 , wobei die Anweisungen zum Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner Anweisungen zum Feststellen umfassen, ob eine Hilfs-Energieversorgung (116) betriebsbereit ist, sodass das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Hilfs-Energieversorgung (116) nicht betriebsbereit ist. - Medium gemäß
Anspruch 38 , wobei die Anweisungen zum Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner Anweisungen zum Feststellen umfassen, ob eine Systemsteuerungseinheit (114) betriebsbereit ist, sodass das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Systemsteuerungseinheit (114) nicht betriebsbereit ist. - Medium gemäß
Anspruch 38 , wobei die Anweisungen zum Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner umfassen: Anweisungen zum Feststellen, ob eine Systemsteuerungseinheit (114) betriebsbereit ist; und Anweisungen zum Feststellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung (116) betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn entweder die Systemsteuerungseinheit (114) oder die Hilfs-Energieversorgung (116) nicht betriebsbereit ist. - Medium gemäß
Anspruch 38 , wobei die Anweisungen zum Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner umfassen: Anweisungen zum Feststellen, ob eine Systemsteuerungseinheit (114) betriebsbereit ist; und Anweisungen zum Feststellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung (116) betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter (108) übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn sowohl die Systemsteuerungseinheit (114) als auch die Hilfs-Energieversorgung (116) nicht betriebsbereit ist.
Applications Claiming Priority (3)
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US11/262,519 | 2005-10-27 | ||
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