DE112006003189T5 - 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
einen Stromrichter, der dazu dient, Wechselstrom (AC), der von der elektrischen Maschine empfangen wird, in Gleichstrom (DC) umzurichten, wenn die elektrische Maschine in einem Energieerzeugungs-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, 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 zu übertragen, wenn sowohl die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung als auch wenn die Komponente nicht betriebsbereit ist.
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 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.
-
1 ist ein Blockdiagramm einer vereinfachten elektrischen Maschine und eines Energieversorgungssystems gemäß einer dargestellten Ausführungsform. -
2 ist ein Blockdiagramm, das stärker ins Detail gehend eine beispielhafte Ausführungsform einer Reserve-Energieversorgung veranschaulicht. -
3 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform eines Hysterese-Komparators veranschaulicht. -
4 ist eine grafische Darstellung der Spannungen, welche den Betrieb des Hysterese-Komparators aus3 zeigt, der obere und untere Schwellenwerte verwendet. -
5 ist ein Blockdiagramm, das zwei Kontrollschalter und einen linearen Regler der in2 dargestellten Reserve-Energieversorgung zeigt. -
6 ist ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Gegentaktwandler der in2 dargestellten Reserve-Energieversorgung zeigt. -
7 ist ein Blockdiagramm, das eine der vier Schnittstellenschaltungen zwischen der Reserve-Energieversorgung und Transistor-Gattern veranschaulicht. -
8 ist ein Blockdiagramm von Transistorvorrichtungen, die in dem Stromrichter enthalten sind. -
9 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer prozessorbasierten Ausführungsform der Reserve-Energieversorgung. -
10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform eines Prozesses zum Verhindern von Überspannungen in dem Gleichstromversorgungssystem von1 , das mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, veranschaulicht. -
11 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung, in der Ausführungsformen der Reserve-Energieversorgung implementiert sind. - Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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1 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Maschine102 und eines Energieversorgungssystems104 . Das Energieversorgungssystem104 kann Wechselstrom (AC) an die elektrische Maschine102 über einen Wechselstrombus106 bereitstellen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die elektrische Maschine102 eine elektrische Permanent-Magnet(PM)-Maschine. - Das Energieversorgungssystem
104 umfasst neben anderen Komponenten, die hier nicht dargestellt sind, einen bidirektionalen Stromrichter108 , eine Haupt-Energieversorgung110 , einen Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 , eine Systemsteuerungseinheit114 , eine Hilfs-Energieversorgung (House Keeping Power Supply, HKPS)116 , eine Batterie118 und eine Reserve-Energieversorgung120 . Ausführungsformen des Systems werden an späterer Stelle noch ausführlicher beschrieben. - Die Gleichstromseite des Stromrichters
108 und die Haupt-Energieversorgung110 sind mit dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 gekoppelt. Die elektrische Maschine102 ist über den Wechselstrombus106 mit der Wechselstromseite des Stromrichters108 gekoppelt. - Wenn die elektrische Maschine
102 als Motor fungiert, liefert der Stromrichter108 Strom an die elektrische Maschine102 , indem er Gleichstrom, den er von der Haupt-Energieversorgung110 empfängt, in Wechselstrom umrichtet. Alternativ stellt der Stromrichter108 , wenn die elektrische Maschine102 als Energieerzeuger fungiert, Gleichstrom an die Haupt-Energieversorgung110 bereit, indem von der elektrischen Maschine102 erzeugter Wechselstrom in Gleichstrom gleichgerichtet wird. Wenn beispielsweise die elektrische Maschine102 ein Kraftfahrzeug antreibt, kann die elektrische Maschine102 in einem Energieerzeugungs-Modus arbeiten, wenn das Kraftfahrzeug bremst, sich durch die eigene Beharrung fortbewegt oder bergab rollt. Bei normalen Betriebsbedingungen kann der Stromrichter108 betätigt werden, um die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 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 Stromrichter108 enthaltenen Komponenten die Betriebs-Gleichspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 regeln und Energieübertragungen darauf kontrollieren. Energie wird der Systemsteuerungseinheit114 von der Hilfs-Energieversorgung (HKPS)116 über die Verbindung124 bereitgestellt. Die Hilfs-Energieversorgung (HKPS)116 empfängt üblicherweise Energie von der Haupt-Energieversorgung110 über die Verbindung126 und wandelt und/oder setzt die empfangene Energie in Spannungen und/oder Strom um, die/der für den Betrieb der Systemsteuerungseinheit114 geeignet sind/ist. In dem Fall, dass keine Energie von der Haupt-Energieversorgung110 zur Verfügung steht, kann eine Batterie118 verwendet werden, um eine Reserve-Energiequelle für die Systemssteuerungseinheit114 über die Verbindung128 bereitzustellen. Zusätzlich kann in der Einschaltphase die Hilfs-Energieversorgung (HKPS)116 Energie von der Batterie118 über die Verbindung128 empfangen und die empfangene Energie in Spannungen und/oder Strom, die/der für den Betrieb der Systemsteuerungseinheit114 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-Energieversorgung110 statt von der Batterie118 beziehen. - Die Zuverlässigkeit des vorstehend beschriebenen Gleichstrom-Energieversorgungssystems
104 kann ein Anliegen sein. Beispielsweise kann das Gleichstrom-Energieversorgungssystem104 eine elektrische Maschine102 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)-Bus112 die maximal zulässige Spannung auf dem Hochleistungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus übersteigt, verschiedene Ausführungsformen der Reserve-Energieversorgung120 dazu, die Gleichspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 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)-Bus112 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-Energieversorgung120 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 Maschine102 im Energieerzeugungs-Modus arbeitet, kann sich die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 in einer unerwünschten und unkontrollierten Weise erhöhen. Unter solchen Betriebsbedingungen, wie sie im Folgenden beschrieben werden, kann unter Umständen die Reserve-Energieversorgung120 aktiviert werden, wenn die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 über die Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus steigt. - Ausführungsformen der Reserve-Energieversorgung
120 überwachen die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 über eine Verbindung130 . Ein Statussignal oder ein anderes geeignetes Signal, das der Einfachheit halber als „HV_dc” bezeichnet werden soll, wird über die Verbindung130 von der Haupt-Energieversorgung110 bereitgestellt. Das Signal HV_dc entspricht der Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 . In einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Reserve-Energieversorgung120 Komponenten, die dafür ausgelegt sind, die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 direkt zu überwachen. In einer weiteren Ausführungsform kann eine andere Vorrichtung das Signal HV_dc an die Reserve-Energieversorgung120 bereitstellen. In einer alternativen Ausführungsform entspricht das Statussignal HV_dc der Situation, ob die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 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)-Bus112 mit einer Schwellenspannung für den Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus verglichen wird und angibt, ob die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 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-Energieversorgung120 zu prüfen und/oder der Systemsteuerungseinheit114 den Betriebszustand der Reserve-Energieversorgung120 anzuzeigen. Beispielsweise kann die Systemsteuerungseinheit114 periodisch (beispielsweise bei Systemstart) ein geeignetes Signal, das der Einfachheit halber als „SC_Test” bezeichnet werden soll, über die Verbindung134 senden, um den Betriebszustand der Reserve-Energieversorgung120 zu prüfen. Die Reserve-Energieversorgung120 kann daraufhin einen Selbsttest ausführen und eine Antwort an die Systemsteuerungseinheit114 senden, indem ein geeignetes Rückmeldesignal, das der Einfachheit halber als „BP_FB” bezeichnet werden soll, an die Systemsteuerungseinheit114 angelegt wird. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Signal BP_FB über die Verbindung135 , über die Verbindung134 oder über eine andere geeignete Verbindung übertragen werden, je nach dem jeweiligen Kommunikationsschema und/oder den verwendeten Signalformaten. Sollte sich die Reserve-Energieversorgung120 nicht in einem betriebsbereiten Zustand befinden und nicht ordnungsgemäß auf das Signal SC_Test antworten, dann kann die Systemsteuerungseinheit114 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 Systemsteuerungseinheit114 bereitzustellen. Beispielsweise kann die Hilfs-Energieversorgung (HKPS)116 aufgrund eines Stromausfalls (von der Haupt-Energieversorgung110 und/oder der Batterie118 ) 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 Verbindung132 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-Energieversorgung120 erkannt. - In einem anderen Szenario kann die Systemsteuerungseinheit
114 ihrerseits ausfallen, beispielsweise etwa, wenn eine Komponente der Systemsteuerungseinheit114 ausfällt. Hier kann ein geeignetes Statussignal oder dergleichen von der Systemsteuerungseinheit114 bereitgestellt werden, das den Betriebszustand der Systemsteuerungseinheit114 anzeigt. Dementsprechend wird, wenn die Systemsteuerungseinheit114 ausfällt, die Ausfallbedingung durch die Reserve-Energieversorgung120 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-Energieversorgung120 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-Energieversorgung120 (ein) Signal(e) an die Komponenten im Stromrichter108 über die Verbindung136 bereit, sodass die Anschlussklemmen der elektrischen Maschine102 elektrisch miteinander kurzgeschlossen werden. Mindestens eine Wirkung des elektrischen Kurzschließens der Anschlussklemmen der elektrischen Maschine102 besteht darin, dass die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 abnimmt. - Der Stromrichter
108 enthält eine Mehrzahl von Transistorvorrichtungen802 (8 ), unter anderen beispielsweise Feldeffekttransistoren (FET), Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET) oder Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated Gate Bipolar Transistors, IGBT) und zugehörige antiparallele Dioden. Derartige Transistorvorrichtungen802 können als „Leistungshalbleitervorrichtungen” bezeichnet werden. Dementsprechend kann/können das/die Signal(e) auf der Verbindung136 dafür ausgelegt werden, die Transistoren im Stromrichter108 derart zu erregen, dass die Anschlussklemmen der elektrischen Maschine102 elektrisch miteinander kurzgeschlossen werden, wodurch die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 sinkt. In einer Ausführungsform wird mindestens ein Gattersignal erzeugt und/oder über die Verbindung(en)136 an eine Mehrzahl von Transistorvorrichtungen übertragen, sodass, wenn die Transistorvorrichtungen802 gattergesteuert sind, die Mehrzahl der Anschlussklemmen der elektrischen Maschine102 miteinander kurzgeschlossen wird. Eine spezifische beispielhafte Ausführungsform wird nachstehend ausführlicher beschrieben. - Eine ausführliche Beschreibung einer ausgewählten beispielhaften Ausführungsform wird nachfolgend gegeben und ist in den
2 bis7 dargestellt. Es ist einzusehen, dass die im Folgenden beschriebene beispielhafte Ausführungsform verschiedene Prinzipien des Betriebs eines beispielhaften Gleichstrom-Energieversorgungssystems104 veranschaulicht, in welchem eine ausgewählte Ausführungsform der oben beschriebenen Reserve-Energieversorgung120 (1 ) zur Anwendung kommt. Die nachfolgend beschriebenen Systeme, Vorrichtungen und/oder Komponenten können auch unter Verwendung von alternativen Systemen, Vorrichtungen und/oder Komponenten implementiert werden. Derlei Systeme, Vorrichtungen und/oder Komponenten können eine ähnliche Betriebsweise und/oder Funktionalität besitzen. Alternativ können solche Systeme, Vorrichtungen und/oder Komponenten anders konfiguriert sein als in den2 bis7 dargestellt. Ferner können andere (hier nicht beschriebene oder in den2 bis7 der Kürze halber nicht dargestellte) Systeme, Vorrichtungen und/oder Komponenten eingesetzt werden, die eine andere Betriebsweise und/oder Funktionalität aufweisen. -
2 ist ein Blockdiagramm, das stärker ins Detail gehend eine ausgewählte beispielhafte Ausführungsform einer Reserve-Energieversorgung120 veranschaulicht. Die beiden Eingangssignale132 und134 zur Reserve-Energieversorgung120 kommen von der Hilfs-Energieversorgung (HKPS)116 (Eingangssignal HKPS_lost) bzw. von der Systemsteuerungseinheit114 (SC_Test). Das Ausgangssignal136 der Reserve-Energieversorgung120 wird an die Gatter der Transistorvorrichtungen802 (8 ) gesendet, die in dem Stromrichter108 (1 und8 ) enthalten sind. In einer alternativen Ausführungsform wird über die Verbindung135 ein Rückmeldesignal (BP_FB) an die Systemsteuerungseinheit114 (1 ) bereitgestellt. - Die Reserve-Energieversorgung
120 kann unter einer bestimmten Bedingung durch eines der oben beschriebenen Eingangssignale132 ,134 aktiviert werden. Diese Bedingung ist, dass die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 (1 ), die dem Signal HV_dc entspricht, mindestens eine Schwellenspannung übersteigen muss. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist die Schwellenspannung auf 300 V Gleichstrom gesetzt. Basierend auf konzeptionellen Erwägungen für das Gleichstrom-Energieversorgungssystem und dem beabsichtigten Betriebsspannungsbereich auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 kann eine beliebige geeignete Schwellenspannung gewählt werden. - In verschiedenen Betriebssituationen kann die Reserve-Energieversorgung
120 durch ein geeignetes Signal (SC_Test) auf der Verbindung134 aktiviert werden. Diese Betriebssituationen können unter anderem verschiedene Tests umfassen, mit deren Hilfe die Betriebszuverlässigkeit der Reserve-Energieversorgung120 geprüft werden kann, ohne die Anschlussklemmen der elektrischen Maschine102 elektrisch miteinander kurzzuschließen. Das bedeutet, wenn die Reserve-Energieversorgung120 getestet wird (das Signal SC_Test angelegt wird), würden die oben genannten Signale, die ein Kurzschließen der Anschlussklemmen bewirken, nicht an den Stromrichter108 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 (11 ) betätigt, der in der Ausgangsschnittstelle216 enthalten ist, sodass die Reserve-Energieversorgung120 nicht mit dem Stromrichter108 gekoppelt würde. Wenn der Test als Reaktion auf das Signal SC_Test auf der Verbindung134 erfolgt, wird über die Verbindung135 ein Rückmeldesignal (BP_FB) entsprechend den Ergebnissen des Tests an die Systemsteuerungseinheit114 zurück übertragen. - Unter anderem kann beispielsweise die Systemsteuerungseinheit
114 über die Verbindung134 das Signal SC_Test an die Reserve-Energieversorgung120 senden. Wenn der Ausgang der Reserve-Energieversorgung120 (der bei verschiedenen Ausführungsformen andernfalls auf die Verbindung136 übertragen würde, wenn erkannt wird, dass der Schalter1104 in der Ausgangsschnittstelle216 geöffnet ist) korrekt ist, kann ein geeignetes Rückmeldesignal (BP_FB) erzeugt und über die Verbindung135 an die Systemsteuerungseinheit114 zurück übertragen werden. Daraufhin analysiert die Systemsteuerungseinheit114 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-Energieversorgung120 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-Energieversorgung120 zu veranlassen. In einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, Tests der Reserve-Energieversorgung120 in regelmäßigen Abständen auszuführen. Dementsprechend könnte ein Timer138 oder dergleichen mit der Systemsteuerungseinheit114 gekoppelt oder darin enthalten sein, sodass der Timer138 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-Energieversorgung120 zu veranlassen, werden im Folgenden beschrieben. - Wenn wir annehmen, dass die Logikpegel für die beiden Eingangssignale
132 und134 (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 high-aktiv 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-Energieversorgung120 nicht aktiviert wird. Dementsprechend gibt es kein Ausgangs- oder Rückmeldesignal von der Reserve-Energieversorgung120 , unabhängig vom Zustand der übrigen Eingangssignale. Wenn die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 oberhalb von 300 V Gleichstrom liegt (logisch 0), wird ein Rückmeldesignal auf der Verbindung135 erzeugt, wenn eines der oder beide Eingangssignale low-aktiv (logisch 0) ist/sind. Wenn die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 oberhalb von 300 V Gleichstrom liegt (logisch 0), wird ein Ausgangssignal auf der Verbindung136 erzeugt, wenn das Eingangssignal HKPS_lost low-aktiv (logisch 0) ist. Beispielsweise wird das Ausgangssignal von der Reserve-Energieversorgung120 erzeugt, wenn das Eingangssignal HKPS_lost low-aktiv (logisch 0) ist und die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 oberhalb von 300 V Gleichstrom liegt (logisch 0). - Die Reserve-Energieversorgung
120 enthält mindestens die folgenden Funktionsblöcke: Eingangslogikgatter und Isolation202 , Hysterese-Komparator204 , Spannungsteiler und -regler206 , linearen Regler208 , ersten Kontrollschalter210 , zweiten Schalter212 , Gegentaktwandler214 (hier auch als Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler bezeichnet) und die Ausgangsschnittstelle216 . 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 Eingangssignale132 ,134 low-aktiv ist, befindet sich das Ausgangssignal im logischen Low-Zustand (aktivieren). Nur wenn beide Eingangssignale132 ,134 inaktiv sind, befindet sich das Ausgangssignal218 im Zustand hoher Impedanz (dem Deaktivierungs-Zustand). -
3 ist ein Blockdiagramm, das eine mögliche beispielhafte Ausführung eines Hysterese-Komparators204 veranschaulicht. Der Funktionsblock Hysterese-Komparator204 ist ein Spannungskomparator mit Hysterese. Das Eingangssignal220 zum Hysterese-Komparator204 kommt von dem Spannungsteiler und -regler206 . Das Eingangssignal220 wird kontrolliert (aktiviert/deaktiviert) mit dem Ausgangssignal218 des Funktionsblocks Eingangslogikgatter und Isolation202 (Aktivierungs-/Deaktivierungsschaltung nicht dargestellt). Der beispielhafte Hysterese-Komparator204 enthält ein Eingangslogikgatter300 , eine Verbindung302 zu einer Bezugsspannung von 5 Volt (5 V) und fünf Widerstände (R1–R5). Wenn eines der oder beide Eingangssignale132 ,134 des Funktionsblocks Eingangslogikgatter und Isolation202 (1 ) aktiv ist/sind, wird das Eingangssignal220 zum Hysterese-Komparator204 aktiviert (Aktivierungs-/Deaktivierungsschaltung nicht dargestellt). -
4 ist eine grafische Darstellung400 der Spannungen, welche den Betrieb des Hysterese-Komparators204 (3 ) zeigt, der obere und untere Schwellenwerte verwendet. Das Ausgangssignal222 des Hysterese-Komparators204 ist bestimmt durch die gemessene Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 . Wenn die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 oberhalb eines oberen Schwellenwerts (VTH) liegt, ist das Ausgangssignal222 des Hysterese-Komparators204 „high”. Wenn die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 unter einen unteren Schwellenwert (VTL) fällt, ist das Ausgangssignal222 des Hysterese-Komparators204 „low”. In dem beispielhaften Hysterese-Komparator von3 sind der obere und der untere Schwellenwert durch die folgenden Formeln definiert: und - 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
3 wird auf 10 k (R4 >> R5) gesetzt, um als externer Ableitwiderstand zu dienen. VCC ist eine Speisespannung. VTH und VTL in den Gleichungen (1) und (2) oben sind skalierte Darstellungen der Schwellenwerte für den Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 (siehe unten). - Das Eingangssignal
220 des Hysterese-Komparators204 kommt von dem Spannungsteiler und -regler206 , der über den Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 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)-Bus112 mit einem Widerstand und einem Spannungsregler abgegriffen. Die 5-V-Spannung liefert Energie für die Funktionsblöcke Eingangslogikgatter und Isolation202 , Hysterese-Komparator204 und Kontrollschalter210 . -
5 ist ein Blockdiagramm, das die beiden Kontrollschalter210 ,212 und den linearen Regler208 veranschaulicht, die in2 dargestellt sind. Einer der Kontrollschalter, Q1, wird dazu verwendet, den linearen Regler208 (2 ) mit dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 zu verbinden bzw. ihn von diesem zu trennen. Der andere, Q2, dient dazu, den linearen Regler208 mit dem Gegentaktwandler214 zu verbinden bzw. ihn von diesem zu trennen. Das Eingangssignal222 der Kontrollschalter kommt von dem Ausgang des Hysterese-Komparators204 . Wenn der Hysterese-Komparator204 mit einem der oder beiden Eingangssignale(n) HKPS_lost und SC_Test aktiviert ist und wenn das Eingangssignal des Hysterese-Komparators204 oberhalb seines oberen Schwellenwertes liegt (entspricht dem 300-V-Gleichstrom-Bus), ist sein Ausgang222 „high”. Die2 und5 zeigen, dass ein High-Ausgangssignal von dem Hysterese-Komparator204 Q1 und Q2 einschaltet. -
5 zeigt ferner, dass die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)Bus112 durch den linearen Regler208 mit einer Zener-Diode, Z1, auf 15 V geregelt wird. Wenn die Kontrollschalter210 ,212 nicht eingeschaltet sind, wird der Speicherkondensator, C1, durch den Beipass-Widerstand R10 bis zu der geregelten Spannung von 15 V aufgeladen. Strombegrenzungswiderstände, R7 und R8, werden so gewählt, dass auf dem 250-V-Gleichstrom-Bus der Gegentaktwandler214 mindestens 20 mA empfangen kann. 20 mA ist der Eingangsstrom, der von dem Gegentaktwandler214 für diese beispielhafte Ausführungsform benötigt wird. -
6 ist ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Gegentaktwandler214 zeigt. Der beispielhafte Gegentaktwandler214 setzt die 15 V Gleichstrom226 von dem linearen Regler208 in einen 15-V-Wechselstromausgang610 mit einer Schaltfrequenz von 200 kHz um. Der Gegentaktwandler214 besteht aus einem Impulswandler602 , zwei Schaltvorrichtungen Q3 und Q4, zwei Komparatoren604 und606 , einer Bezugsspannung612 (in verschiedenen Ausführungsformen mithilfe eines (nicht dargestellten) Spannungsteilers von dem 15-V-Gleichstrom226 abgeleitet) und einem Dreieckwellengenerator608 . Auf das Anlegen der 15-V-Gleichstromverbindung226 hin wird der Ausgang des Dreieckwellengenerators608 mit der Bezugsspannung auf der Verbindung612 verglichen. Die Ausgangssignale der Komparatoren604 und606 sind in der Polarität immer entgegengesetzt. Die entgegengesetzte Polarität an dem Gatter der beiden Schaltvorrichtungen Q3 und Q4 schaltet immer jeweils nur eine der Schaltvorrichtungen Q3 und Q4 ein. - 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. -
7 ist ein Blockdiagramm, das eine der vier Schnittstellenschaltungen700 zwischen der Reserve-Energieversorgung120 und Transistorvorrichtungen802 (8 ) veranschaulicht. Das Ausgangssignal auf Verbindung610 des Gegentaktwandlers214 treibt vier identische Wandler702 parallel an. Nach der Gleichrichtung wird das Ausgangssignal des Wandlers702 durch einen Schalt-Optokoppler710 über Verbindungen704 auf Gatter804 der Transistorvorrichtungen802 , beispielsweise IGBT-Gatter, im Stromrichter108 (1 ) geschaltet. - In dieser Ausführungsform wird, wenn das Eingangssignal SC_Test auf der Verbindung
714 vorhanden ist (in der Ausführungsform, die in7 dargestellt ist, ist das Signal SC_Test ein high-aktives Signal), die Reserve-Energie nicht auf das Gatter804 einer Transistorvorrichtung802 (8 ) geschaltet. In anderen Ausführungsformen kann die Reserve-Energie auf das Gatter804 einer Transistorvorrichtung802 (8 ) geschaltet werden, unabhängig von dem Zustand des Eingangssignals SC_Test, wenn die Hilfs-Energieversorgung (HKPS) ausfällt und die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus über einem bestimmten Schwellenwert (siehe Tabelle 1 oben) liegt. Das Rückmeldesignal für die Reserve-Energie (BP_FB) auf der Verbindung708 ist immer verfügbar, wenn die Reserve-Energie verfügbar ist, unabhängig von der Schaltung der Reserve-Energie auf das Gatter804 einer Transistorvorrichtung802 . Das Signal BP_FB auf der Verbindung708 stellt der Systemsteuerungseinheit114 Informationen bereit, wenn die Systemsteuerungseinheit114 ein Testsignal (SC_Test134 ) an die Reserve-Energieversorgung120 sendet. - Wie in
7 gezeigt, wird die Schaltung der Reserve-Energie auf das Gatter804 einer Transistorvorrichtung802 dadurch bestimmt, ob der Schalt-Optokoppler710 leitet. Ob der Schalt-Optokoppler710 leitet, wird dadurch bestimmt, dass der Steuer-Optokoppler712 nicht leitet. Wenn dies der Fall ist, ist das Eingangssignal SC_Test714 nicht vorhanden. Wenn das Eingangssignal SC_Test714 vorhanden ist, leitet der Steuer-Optokoppler712 . Hierdurch wird das Gatter des MOSFET Q5 kurzgeschlossen. Im Gegenzug leitet der Schalt-Optokoppler710 nicht und wird die Reserve-Energie nicht auf die Gatter804 einer Transistorvorrichtung802 (8 ) geschaltet. Wenn das Eingangssignal SC_Test nicht vorhanden ist, leitet der Steuer-Optokoppler712 nicht. - Für die unteren Transistorvorrichtungen
802b wird die Reserve-Energie angelegt, sobald sie zur Verfügung steht. Für die oberen Transistorvorrichtungen802a wird die Reserve-Energie nach ungefähr 140 μs (nach Timer706 ) angelegt. Durch die Einführung des Timers706 bleibt ausreichend Zeit, dass sich die Reserve-Energie schrittweise aufbauen kann. Um zu vermeiden, dass die oberen drei Transistorvorrichtungen802a 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 Transistorvorrichtungen802b angelegt wird (Ausschalten), wird ein Durchschießen („Shoot-Through”) verhindert. - In einem Typ von Stromrichter
108 (1 ) besitzen die Gatter804a jeder der oberen drei Transistorvorrichtungen802a ihre eigene Reserve-Energieversorgung. Die Gatter804b der unteren drei Transistorvorrichtungen802b teilen sich dieselbe Reserve-Energie. Die Schnittstelle für die drei Gatter804a der oberen drei Transistorvorrichtungen802a enthält einen Timer706 . Das Rückmeldesignal von der Reserve-Energieversorgung wird von den Schnittstellen zu den unteren drei Transistorvorrichtungen802b abgegriffen. -
8 ist ein Blockdiagramm von Transistorvorrichtungen802 , die in dem Stromrichter108 enthalten sind. Solche Transistorvorrichtungen umfassen unter anderem Feldeffekttransistoren (FET), Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET) oder Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated Gate Bipolar Transistors, IGBP). Jede beliebige Transistorvorrichtung oder gleichartige kontrollierbare Vorrichtungen mit ähnlicher Betriebsfunktionalität können in einem Stromrichter108 zum Einsatz kommen. Hier sind in dem Stromrichter108 sechs Transistorvorrichtungen802 enthalten, drei obere Transistorvorrichtungen802a und drei untere Transistorvorrichtungen802b . Die Transistorvorrichtungen802 werden durch Anlegen eines Signals an ihre jeweiligen Gatter804 betätigt. Dementsprechend bewirkt/bewirken das/die von der Reserve-Energieversorgung120 an den Stromrichter108 gesendete(n) Signal(e), dass ein Betriebszustand der Mehrzahl von Transistorvorrichtungen802 derart eingestellt wird, dass die Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine102 miteinander kurzgeschlossen wird. - 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 Gatter804 einer Transistorvorrichtung802 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.
9 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer prozessorbasierten Ausführungsform der Reserve-Energieversorgung. Diese beispielhafte Ausführungsform der Reserve-Energieversorgung ist in einem prozessorbasierten System900 realisiert, welches mindestens einen Prozessor902 und einen Speicher904 (oder ein geeignetes anderes computerlesbares oder prozessorlesbares Medium) aufweist. Die Logik906 zum Ausführen der vorstehend beschriebenen Funktionen einer Reserve-Energieversorgung ist im Speicher904 enthalten. Die Logik906 kann als ein Programm implementiert sein. Auf diese Weise werden bei Ausführung der Logik906 durch den Prozessor902 der obige Betriebszustand einer ausgewählten Komponente908 und die Betriebsspannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus112 (1 ) erkannt, sodass die Anschlussklemmen der elektrischen Maschine102 miteinander kurzgeschlossen werden, wenn die Betriebsspannung eine Schwellenspannung übersteigt und die ausgewählte Komponente908 ausfällt. -
10 ist ein Ablaufdiagramm1000 , das eine Ausführungsform eines Prozesses zum Verhindern von Überspannungen in dem Gleichstrom-Energieversorgungssystem104 (1 ), das mit der elektrischen Maschine102 gekoppelt ist, veranschaulicht. Das Ablaufdiagramm1000 in10 zeigt die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb einer Ausführungsform zur Implementierung der Logik906 (9 ) in der Weise, dass die Anschlussklemmen der elektrischen Maschine102 miteinander kurzgeschlossen werden, wenn die Betriebsspannung eine Schwellenspannung übersteigt und die ausgewählte Komponente908 ausfällt. Eine alternative Ausführungsform realisiert die Logik aus dem Ablaufdiagramm1000 mithilfe von Hardware, die als Zustandsautomat konfiguriert ist. Vor diesem Hintergrund kann jeder Block ein Modul, ein Segment oder einen Codeteil, das/der eine oder mehrere ausführbare Anweisung(en) zur Implementierung der spezifizierten logischen Funktion(en) enthält, repräsentieren. Es ist außerdem zu beachten, dass in alternativen Ausführungsformen die in den Blöcken angegebenen Funktionen in anderer als der in10 angegebenen Reihenfolge auftreten können oder weitere Funktionen beinhalten können. Beispielsweise können zwei in10 als aufeinander folgend dargestellte Funktionsblöcke tatsächlich im Wesentlichen parallel zueinander ausgeführt werden, können die Blöcke gegebenenfalls in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden oder können einige der Blöcke nicht in allen Instanzen ausgeführt werden, abhängig von der betreffenden Funktionalität, wie an späterer Stelle noch näher erläutert wird. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen und Varianten als in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarungsschrift aufgenommen gelten. - Der Prozess beginnt bei Block
1002 . Bei Block1004 wird eine Betriebsspannung auf einem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus erkannt. Bei Block1006 wird festgestellt, ob mindestens eine Komponente des Energieversorgungssystems betriebsbereit ist. Bei Block1008 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 Block1010 wird eine Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine miteinander kurzgeschlossen. Der Prozess endet bei Block1012 . -
11 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung1102 , in der Ausführungsformen der Reserve-Energieversorgung120 implementiert sind. Wie weiter oben bereits angesprochen, kann in verschiedenen Betriebssituationen die Reserve-Energieversorgung120 durch ein geeignetes Signal (SC_Test) auf der Verbindung134 (1 ) aktiviert werden. Derartige Betriebssituationen können unter anderem verschiedene Tests umfassen, die unter Umständen dazu verwendet werden, die Betriebszuverlässigkeit der Reserve-Energieversorgung120 zu prüfen, ohne die Anschlussklemmen der elektrischen Maschine102 miteinander kurzzuschließen. Dementsprechend würde ein Schalter1104 , der in der Ausgangsschnittstelle216 enthalten ist, betätigt, sodass die Reserve-Energieversorgung120 nicht mit dem Stromrichter108 gekoppelt wird, wenn der Test durchgeführt wird und/oder wenn der Test anzeigt, dass die Reserve-Energieversorgung120 ausgefallen ist oder nicht wie vorgesehen arbeitet. Wenn als Reaktion auf das Signal SC_Test auf der Verbindung134 ein Test durchgeführt wird, wird ein Rückmeldesignal (BP_FB), das einem oder mehreren Testergebnis(sen) entspricht, über die Verbindung135 an die Systemsteuerungseinheit114 zurückgesendet. - Wenn beispielsweise das Energieversorgungssystem
104 dazu verwendet wird, ein Elektrofahrzeug zu betreiben (wie etwa die Vorrichtung1102 ), kann es unter Umständen vorkommen, dass der Test der Reserve-Energieversorgung120 durchgeführt wird, während das Elektrofahrzeug in Betrieb ist. In solchen Situationen würde ein Schalter, der in der Ausgangsschnittstelle216 enthalten ist, betätigt, sodass die Reserve-Energieversorgung120 nicht mit dem Stromrichter108 gekoppelt würde. Das heißt, dass die Reserve-Energieversorgung120 getestet werden könnte, jedoch das/die Ausgangssignal(e) nicht über die Verbindung136 an den Stromrichter108 übertragen würde(n), sodass die Anschlussklemmen der elektrischen Maschine102 nicht miteinander kurzgeschlossen werden. Dementsprechend würde die Haupt-Stromversorgung110 weiterhin über den Stromrichter108 Energie an die elektrische Maschine102 liefern, sodass der Betrieb des Elektrofahrzeugs parallel zum Testen der Reserve-Energieversorgung120 fortgesetzt wird. Es ist einzusehen, dass es viele Situationen gibt, in denen ein Test der Reserve-Energieversorgung120 ohne Übermittlung der Signale über die Verbindung136 an den Stromrichter108 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-Energieversorgung120 zu beurteilen, kann die Systemsteuerungseinheit einen geeigneten Bericht oder sonstigen Hinweis an andere Komponenten des Energieversorgungssystems104 und/oder an Komponenten einer Vorrichtung, welche das Energieversorgungssystem104 beinhaltet, ausgeben. Beispielsweise kann eine Benutzerschnittstellenvorrichtung1106 wie etwa ein Anzeigebildschirm oder dergleichen Informationen von der Systemsteuerungseinheit114 empfangen, die die Ergebnisse des Tests der Reserve-Energieversorgung120 anzeigen. Dementsprechend würde die Systemsteuerungseinheit114 eine geeignete Schnittstelle1108 beinhalten, die dafür ausgelegt ist, den erzeugten Testbericht über die Verbindung1110 an die Benutzerschnittstellenvorrichtung1106 zu senden, wozu ein in geeigneter Weise formatiertes Signal verwendet wird. In anderen Ausführungsformen kann die Benutzerschnittstellenvorrichtung1106 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 Verbindung1110 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 Schnittstelle1108 an eine Aktionsvorrichtung1112 über eine Verbindung1114 gesendet. Beispielsweise könnte unter anderem die Aktionsvorrichtung1112 eine Sicherheitsvorrichtung, ein Schalter oder dergleichen sein, die/der betätigt werden kann, um einen Betrieb der Vorrichtung, die das Energieversorgungssystem104 beinhaltet, zu verhindern. Oder die Aktionsvorrichtung1112 könnte eine Alarmvorrichtung oder dergleichen sein. - In noch einer weiteren Ausführungsform könnte die Aktionsvorrichtung
1112 selbst das Testen der Reserve-Energieversorgung120 veranlassen. Beispielsweise könnte in der Einschaltphase des Energieversorgungssystems oder der Vorrichtung1102 ein Schalter oder dergleichen, der eine andere Funktion hat, dazu dienen, ein Signal auf die Verbindung1114 zu übertragen, welches von der Systemsteuerungseinheit114 empfangen wird. Als Reaktion darauf würde die Systemsteuerungseinheit114 den Test der Reserve-Energieversorgung120 veranlassen. Unter anderem könnte ein solcher Test beispielsweise veranlasst werden, wenn ein Fahrzeug, das Ausführungsformen des Energieversorgungssystems104 enthält, von einem Fahrer gestartet wird. Dementsprechend könnte die Aktionsvorrichtung1112 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 Verbindung136 entsprechen, sodass der Schalter1104 in der Ausgangsschnittstelle216 mit der Verbindung135 oder Verbindung136 gekoppelt ist. Wenn der Schalter mit der Verbindung135 gekoppelt ist, würde die Systemsteuerungseinheit114 so konfiguriert, dass sie den oben beschriebenen Ausgang der Reserve-Energieversorgung120 direkt analysiert. - In den verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann die Reserve-Energieversorgung
120 (1 ) einen Mikroprozessor, einen Digitalsignalprozessor (DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) und/oder eine Antriebsplatine oder -schaltung umfassen, zusammen mit einem beliebigen zugeordneten Speicher, beispielsweise etwa einem Schreib-/Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff (Random Access Memory, RAM), einem Festwertspeicher (Read Only Memory, ROM), einem elektrisch löschbaren Festwertspeicher (Electrically Erasable Read Only Memory, EEPROM) oder einer anderen Speichervorrichtung, welche Anweisungen zum Kontrollieren des Betriebs enthält. Die Reserve-Energieversorgung120 kann zusammen mit den übrigen Komponenten des Energieversorgungssystems104 untergebracht sein, kann davon getrennt untergebracht sein oder kann teilweise damit zusammen untergebracht sein. - Es ist nicht beabsichtigt, dass die vorstehende Beschreibung von dargestellten Ausführungsformen einschließlich der Beschreibung in der Zusammenfassung erschöpfend ist oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen beschränkt. Obwohl hier zum Zweck der Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen und Beispiele beschrieben werden, können verschiedene gleichwertige Modifikationen realisiert werden, ohne von dem Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie für Fachleute auf diesem Gebiet der Technik einzusehen ist.
- 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).
- Soweit es der Zusammenhang nicht anders erforderlich macht, sind das Wort „umfassen” und die verschiedenen Formen davon, beispielsweise „umfasst” und „umfassend”, in der gesamten Spezifikation sowie in den folgenden Patentansprüchen in einem offenen, einschließenden Sinne zu verstehen, das heißt als „enthaltend, jedoch nicht beschränkt auf”.
- In der gesamten Spezifikation bedeutet der Verweis auf „eine Ausführungsform”, dass ein(e) bestimmte(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft, das/die im Zusammenhang mit der betreffenden Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Systeme und Verfahren enthalten ist. Somit beziehen sich die Vorkommnisse der Formulierung „eine Ausführungsform” an verschiedenen Stellen in dieser Spezifikation nicht notwendigerweise sämtlich auf dieselbe Ausführungsform. Ferner können die betreffenden Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in jeder beliebigen geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen) kombiniert sein.
- Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass hier zwar spezifische Ausführungsformen der Erfindung zum Zwecke der Veranschaulichung beschrieben wurden, jedoch verschiedene Modifikationen realisiert werden können, ohne von dem Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist die Erfindung in keiner Weise beschränkt außer durch die beigefügten Patentansprüche.
- Die verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen bereitzustellen.
- Zusammenfassung
- Ein System und ein Verfahren zum Verhindern von Überspannungen in einem Energieversorgungssystem, das mit einer elektrischen Maschine gekoppelt ist, werden offenbart. Kurz beschrieben ist eine Ausführungsform 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.
Claims (43)
- Energieversorgungssystem, das eine elektrische Maschine mit Energie versorgt und Folgendes umfasst: einen Stromrichter, der dazu dient, Wechselstrom (AC), der von der elektrischen Maschine empfangen wird, in Gleichstrom (DC) umzurichten, wenn die elektrische Maschine in einem Energieerzeugungs-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, 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 zu übertragen, wenn sowohl die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung als auch wenn die Komponente nicht betriebsbereit ist.
- System gemäß Anspruch 1, wobei der Stromrichter dazu dient zu bewirken, dass als Reaktion auf das Signal eine Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine miteinander kurzgeschlossen wird.
- System gemäß Anspruch 1, wobei der Stromrichter eine Mehrzahl von Transistorvorrichtungen umfasst und wobei das Signal, das von der Reserve-Energieversorgung an den Stromrichter übertragen wird, bewirkt, dass ein Betriebszustand der Mehrzahl von Transistorvorrichtungen derart eingestellt wird, dass die Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine miteinander kurzgeschlossen wird.
- System gemäß Anspruch 1, wobei das Übertragen eines Signals an den Stromrichter ferner umfasst, eine Mehrzahl von Gattersignalen an eine Mehrzahl von Transistorvorrichtungen zu übertragen, sodass, wenn die Transistorvorrichtungen gattergesteuert sind, die Mehrzahl der Anschlussklemmen der elektrischen Maschine miteinander kurzgeschlossen werden.
- System gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente Folgendes umfasst: eine Systemsteuerungseinheit, die dazu dient, den Betrieb des Stromrichters zu kontrollieren.
- System gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente Folgendes umfasst: eine Hilfs-Energieversorgung, die dazu dient, Energie mindestens an eine Systemsteuerungseinheit bereitzustellen, wobei die Systemsteuerungseinheit dazu dient, den Betrieb des Stromrichters zu kontrollieren.
- System gemäß Anspruch 6, wobei die von der Reserve-Energieversorgung erzeugte Energie elektrisch von der Energie getrennt ist, die von der Hilfs-Energieversorgung erzeugt wird.
- System gemäß Anspruch 1, welches ferner Folgendes umfasst: eine Systemsteuerungseinheit, die dazu dient, den Betrieb des Stromrichters zu kontrollieren; eine erste Verbindung, die dafür ausgelegt ist, ein Testsignal, welches von der Systemsteuerungseinheit erzeugt wird, an die Reserve-Energieversorgung zu übertragen, um einen Test der Reserve-Energieversorgung zu veranlassen; und eine zweite Verbindung, die dafür ausgelegt ist, ein Rückmeldesignal, welches von der Reserve-Energieversorgung als Reaktion auf das empfangene Testsignal erzeugt wird, an die Systemsteuerungseinheit zurück zu übertragen.
- System gemäß Anspruch 8, wobei die Systemsteuerungseinheit ferner dazu dient, als Reaktion auf das Rückmeldesignal eine Schutzroutine auszuführen.
- System gemäß Anspruch 9, wobei das Ausführen der Schutzroutine Folgendes umfasst: Verhindern, dass das elektrische Energieversorgungssystem gestartet wird.
- System gemäß Anspruch 9, wobei das Ausführen der Schutzroutine Folgendes umfasst: Alarmieren des Bedieners der elektrischen Maschine.
- System gemäß Anspruch 8, welches ferner Folgendes umfasst: eine Ausgabeschnittstelle, die dazu dient, als Reaktion auf das empfangene Testsignal die Reserve-Energieversorgung von dem Stromrichter zu entkoppeln.
- System gemäß Anspruch 8, wobei das Testsignal als Reaktion auf die Aktivierung einer Vorrichtung, in der das Energieversorgungssystem enthalten ist, erzeugt wird.
- System gemäß Anspruch 8, wobei das Testsignal als Reaktion auf ein Ereignis, das während des Betriebs des elektrischen Systems eintritt, erzeugt wird.
- System gemäß Anspruch 1, welches ferner Folgendes umfasst: einen Speicher, 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 wenn die Komponente nicht betriebsbereit ist, und das Signal an den Stromrichter zu erzeugen; und einen Prozessor, der dazu dient, die Logik zu empfangen und auszuführen.
- Energieversorgungssystem, das eine elektrische Maschine mit Energie versorgt und Folgendes umfasst: einen Stromrichter, der dazu dient, Wechselstrom (AC), der von der elektrischen Maschine empfangen wird, in Gleichstrom (DC) gleichzurichten, wenn die elektrische Maschine in einem Energieerzeugungs-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, und die dazu dient, ein Signal an den Stromrichter zu übertragen, wenn die Komponente nicht betriebsbereit ist.
- Verfahren zum Verhindern von Überspannungen in einem Energieversorgungssystem, das mit einer elektrischen Permanent-Magnet-Maschine gekoppelt ist, welches Folgendes umfasst: Erkennen einer Betriebsspannung auf einem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus; Feststellen, ob mindestens eine Komponente des Energieversorgungssystems betriebsbereit ist; Übertragen eines Signals an einen Stromrichter des Energieversorgungssystems, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung und wenn die Komponente nicht betriebsbereit ist; und Kurzschließen einer Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine 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-Energieversorgungssystem; Testen des Betriebs des Reserve-Energieversorgungssystems; 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 mindestens während des Testens des Reserve-Energieversorgungssystems entfällt.
- Verfahren gemäß Anspruch 19, welches ferner Folgendes umfasst: Übertragen des Testsignals von einer Systemsteuerungseinheit an das Reserve-Energieversorgungssystem; und Senden des Rückmeldesignals von dem Reserve-Energieversorgungssystem an die Systemsteuerungseinheit.
- Verfahren gemäß Anspruch 19, welches ferner Folgendes umfasst: Inbetriebsetzen einer Vorrichtung, in der das Energieversorgungssystem 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 Systems eintritt.
- Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner umfasst festzustellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung betriebsbereit ist, sodass das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Hilfs-Energieversorgung nicht betriebsbereit ist.
- Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner umfasst festzustellen, ob eine Systemsteuerungseinheit betriebsbereit ist, sodass das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Systemsteuerungseinheit nicht betriebsbereit ist.
- Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Feststellen, ob die Komponente betriebsbereit ist, ferner Folgendes umfasst: Feststellen, ob eine Systemsteuerungseinheit betriebsbereit ist; und Feststellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn entweder die Systemsteuerungseinheit oder die Hilfs-Energieversorgung nicht betriebsbereit ist.
- Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn sowohl die Systemsteuerungseinheit als auch die Hilfs-Energieversorgung nicht betriebsbereit ist.
- Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Übertragen des Signals an den Stromrichter ferner umfasst, eine Mehrzahl von Gattersignalen an eine Mehrzahl von Transistorvorrichtungen zu übertragen, sodass, wenn die Transistorvorrichtungen gattergesteuert sind, die Mehrzahl der Anschlussklemmen der elektrischen Maschine miteinander kurzgeschlossen wird.
- System zum Verhindern von Überspannungen in einem Energieversorgungssystem, das mit einer elektrischen Maschine gekoppelt ist, welches Folgendes umfasst: Mittel zum Erkennen einer Betriebsspannung auf einem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus; Mittel zum Feststellen, ob mindestens eine Komponente des Energieversorgungssystems betriebsbereit ist; Mittel zum Übertragen eines Signals an einen Stromrichter des Energieversorgungssystems, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung und wenn die Komponente nicht betriebsbereit ist; und Mittel zum Kurzschließen einer Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine, 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 betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Hilfs-Energieversorgung 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 betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Systemsteuerungseinheit 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 betriebsbereit ist, und Mittel zum Feststellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn entweder die Systemsteuerungseinheit oder die Hilfs-Energieversorgung nicht betriebsbereit ist.
- System gemäß Anspruch 32, wobei das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn sowohl die Systemsteuerungseinheit als auch die Hilfs-Energieversorgung nicht betriebsbereit ist.
- Verfahren gemäß Anspruch 28, welches ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Übertragen eines Testsignals an das Reserve-Energieversorgungssystem; Mittel zum Testen des Betriebs des Reserve-Energieversorgungssystems; 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 mindestens während des Testens des Reserve-Energieversorgungssystems entfällt.
- Verfahren gemäß Anspruch 34, welches ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Übertragen des Testsignals von einer Systemsteuerungseinheit an das Reserve-Energieversorgungssystem; und Mittel zum Senden des Rückmeldesignals von dem Reserve-Energieversorgungssystem an die Systemsteuerungseinheit.
- Verfahren gemäß Anspruch 34, welches ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Inbetriebsetzen einer Vorrichtung, in der das Energieversorgungssystem 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, welches mit einer elektrischen Maschine gekoppelt ist, zu verhindern durch: Feststellen einer Betriebsspannung auf einem Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Bus; Feststellen, ob mindestens eine Komponente des Energieversorgungssystems betriebsbereit ist; und Erzeugen eines Signals, welches an einen Stromrichter des Energieversorgungssystems übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als eine Schwellenspannung und wenn die Komponente nicht betriebsbereit ist, um zu veranlassen, dass eine Mehrzahl von Anschlussklemmen der elektrischen Maschine 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 betriebsbereit ist, sodass das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Hilfs-Energieversorgung 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 betriebsbereit ist, sodass das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn die Systemsteuerungseinheit 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 betriebsbereit ist; und Anweisungen zum Feststellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn entweder die Systemsteuerungseinheit oder die Hilfs-Energieversorgung 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 betriebsbereit ist; und Anweisungen zum Feststellen, ob eine Hilfs-Energieversorgung betriebsbereit ist, wobei das Signal an den Stromrichter übertragen wird, wenn die erkannte Betriebsspannung höher ist als die Schwellenspannung und wenn sowohl die Systemsteuerungseinheit als auch die Hilfs-Energieversorgung nicht betriebsbereit ist.
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Legal Events
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Representative=s name: BONN, ROMAN, DIPL.-ING. DR.-ING., DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: BONN, ROMAN, DIPL.-ING. DR.-ING., DE Effective date: 20140317 Representative=s name: BONN, ROMAN, DIPL.-ING. DR.-ING., DE Effective date: 20130129 |
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Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES USA, LLC, AUBURN HILLS, US Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE SYSTEMS, INC. ( N. D. GES. D. STAATES DELAWARE ), AUBURN HILLS, MICH., US |
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Representative=s name: WALDMANN, ALEXANDER, DE |
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