识别有源桥式整流器至少一个有源开关元件功能中的缺陷的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的用于识别机动车车载电网的有源桥 式整流器的至少一个有源开关元件的功能中的缺陷的方法以及用于实施这样的方法的装 置。
【背景技术】
[0002] 为了由旋转电流系统给直流系统馈电、例如通过多项电流发电机给机动车车载电 网馈电，可以使用不同结构形式的整流器。在机动车车载电网中，对应于在此通常构造的三 相、四相、或五相的旋转电流发电机，通常使用六脉冲、八脉冲、十脉冲实施方式的桥式整流 器。然而，本发明也适用于其它相数的桥式整流器。
[0003] 如果随后简化地谈及发电机，那么在此也可能是可以发电机形式和以电动机形式 运行的电机、例如所谓的起动发电机。
[0004] 通常在机动车车载电网中使用无源的整流器。整流器因此是"无源的"，因为整流 器在其相应的半桥中具有无源的整流器元件、例如齐纳二极管。这样的整流器元件的开关 状态仅仅通过施加的电压来确定，所述整流器元件因此是不可控的。
[0005] 然而诸如在DE 10 2009 046 955 A1中所解释的，在机动车中有源或受控的桥式 整流器的使用是值得期望的。这因此尤其是这样的情况，因为在正常运行中有源的桥式整 流器相对于无源的或不受控的桥式整流器具有较少的损耗功率。
[0006] 在有源的桥式整流器中，相应的有源开关元件被设置为整流器元件(例如 M0SFET)。所述有源开关元件总是在传统的无源整流器中在那里设置的二极管可能变得导 通时受到操控。这也参考附图1进一步被解释。通常在相应的有源桥式整流器中高侧开关 元件总是在正半波施加在所分配的发电机相上时导通连接。相应地，低侧开关元件总是在 负半波施加在所分配的发电机相上时导通连接。半桥的高侧和低侧开关元件的同时操控实 现不了。
[0007] 如果有源桥式整流器的开关元件不再可操控，那么此外可以通过开关元件的倒置 二极管来进行整流。然而由于在这些开关元件上的提高的通向电压，在桥式整流器中出现 较高的温度。此外，效率减小。有源的桥式整流器因此不应该时间无限制地在相应的状态 中运行。
[0008] 为了可以在这样的情况下引入合适的措施，值得期望的是识别机动车车载电网中 的有源整流器的开关元件的功能中的缺陷。
【发明内容】
[0009] 在该背景下，本发明提出了根据独立权利要求的前序部分所述的用于识别机动车 车载电网的有源桥式整流器的至少一个有源开关元件的功能中的缺陷的方法和用于实施 这样的方法的装置。从属权利要求和随后说明书的主题是构型方案。
[0010] 本发明的优点 本发明提出一种用于识别机动车车载电网的有源桥式整流器的至少一个有源开关元 件的功能中的缺陷的方法。有源开关元件的"功能中的缺陷"在此不仅应理解为由有源开 关元件本身的故障一例如分层、合金短路等等一所导致的缺陷，而且应理解为由错误 的操控、例如操控线路中的中断所导致的缺陷。只要有源开关元件不全部失效，在两种情况 下就得出相同的效果。如之前所解释的，相应的有源开关元件拥有倒置二极管，通过所述倒 置二极管在操控或可操控性失效的情况下还可以如在传统的无源二极管整流器中那样进 行无源的整流。然而如所解释的，这伴随着提高的损耗功率、放热和减小的效率。因此这样 的有源开关元件的功能中存在缺陷。
[0011] 如就此而言已知的，相应的桥式整流器将施加在相应的相端子上的一定数量的交 流电压转化为通过直流电压端子输出的直流电压。相端子与发电机定子的相应的定子绕组 或相应的接线点连接，通过直流电压端子对机动车车载电网馈电。
[0012] 传统的发电机拥有电压调节，该电压调节将机动车车载电网电压、即在整流器的 直流电压端子上施加的电压用作调节量。相应的发电机调节器因此已经拥有用于分析相应 电压的装置。机动车车载电网中的这样的发电机调节器或其它合适的控制设备此外拥有用 于分析在相端子中的至少一个上施加的电压的装置，例如以便确定发电机转速。
[0013] 根据本发明规定，基于一个或多个相应检测的电压变化曲线的最大值和/或最小 值相互之间的比较和/或与预先给定的值的比较来确定至少一个有源开关元件的功能中 有缺陷的确定。
[0014] 如一般已知的，在相端子上施加的电压或电压变化曲线是交流电压。借助整流器 由这些交流电压所产生的直流电压或相应的电压变化曲线具有一定的波动。相应波动的电 压变化曲线的周期性最大值可以被确定。其周期对应于在相端子上施加的电压或电压变化 曲线的周期并且因此与发电机转速相关。所述最大值例如位于预先给定的阈值之上。相 应的情况也适用于这样的电压变化曲线的最小值，所述最小值例如位于预先给定的阈值以 下。在相应的电压变化曲线中的最大值随后也被称为电压波峰。
[0015] 尤其是在其中有源桥式整流器的整流器支路的有源开关元件的仅仅一部分涉及 到缺陷的情况下，得出不对称效应，所述不对称效应表现为所提及的直流电压的电压变化 曲线中的最大值之间的显著的差别。因此如果直流电压的电压变化曲线中的最大值区别大 于预先给定的值，那么可以确定至少一个有源开关元件的功能中有缺陷。
[0016] 如果涉及到有源桥式整流器的上面的整流器支路的所有有源开关元件，那么这样 的不对称效应在直流电压的电压变化曲线中不显示出。在这样的情况下，至少一个有源开 关元件的功能中的缺陷通过以下方式被确定，即交流电压之一的至少一个电压变化曲线中 的最大值与直流电压的电压变化曲线的最大值区别大于预先给定的值。
[0017] 在有源桥式整流器的下面的整流器支路的所有有源开关元件都涉及到缺陷时，相 应的不对称效应同样少地显示出。在该情况下，缺陷可以通过以下方式被确定，即交流电压 或相电压之一的至少一个电压变化曲线中的至少一个最小值位于预先给定的值以下。
[0018] 本发明尤其是基于以下效应的分析，所述效应通过流经整流器的有源开关元件的 倒置二极管的电流得出。本发明尤其是基于以下确定，即温度和电流对倒置二极管的通向 电压的影响相较于轨道电阻上的电压降（即当相应的开关元件导通连接时)是小的。最大值 的分析因此可以良好地应用为针对功能诊断的标准。
[0019] 本发明尤其是使得能够识别有源整流的失效并且将这报告给上级的控制设备。这 可以通过合适的方式通知驾驶员。如果失效被忽略，那么所使用的半导体的极限温度可能 在确定的车辆运行点中被超过。这可能导致整流器的完全失效。该车辆停住。
[0020] 因此根据本发明的一种实施方式可以规定，基于对至少一个有源开关元件的功能 中存在缺陷的确定，减小有源桥式整流器的负荷，例如避免相应的车辆运行点。本发明也尤 其是适用于在制造中的最终检查。
[0021] 根据本发明同样被设置的控制设备和相应的机动车车载电网以相同的方式从之 前所解释的优点获益。
[0022] 根据本发明的计算单元、例如机动车车载电网的有源桥式整流器的控制设备尤其 是在程序技术上被设置用于执行该方法。
[0023] 该方法以软件形式的实施也是有利的，因为这导致特别少的成本，尤其是当实施 的控制设备还被用于其它的任务并且因此无论如何都存在时。用于提供计算机程序的合适 的数据载体尤其是磁盘、硬盘、闪存、EEPR0M、CD - R0M、DVD等等。程序通过计算机网络（因 特网、内联网等等）的下载也是可能的。
[0024] 本发明的其它优点和构型方案从说明书和附图得出。
[0025] 可以理解，之前所述并且随后还要解释的特征不仅可以在分别说明的组合中、而 且也可以在其它的组合中或单独地使用，而不脱离本发明的范围。
[0026] 本发明借助实施例在附图中示意性地被示出并且在下文中参考附图详细地被描 述。
【附图说明】
[0027] 图1以示意性的部分图示出具有带发电机的装置的机动车车载电网和桥式整流 器。
[0028] 图2以图表的形式示出具有发电机和无损的桥式整流器的装置中的电压变化曲 线。
[0029] 图3以图表的形式示出具有发电机和有缺陷的桥式整流器的装置中的电压变化 曲线。
[0030] 图4以图表的形式示出具有发电机和有缺陷的桥式整流器的装置中的电压变化 曲线。
[0031] 图5以图表的形式示出具有发电机和有缺陷的桥式整流器的装置中的电压变化 曲线。
[0032] 图6以图表的形式示出具有发电机和有缺陷的桥式整流器的装置中的电压变化 曲线。
[0033] 图7以图表的形式示出具有发电机和有缺陷的桥式整流器的装置中的电压变化 曲线。
[0034] 图8根据本发明的优选实施方式图解说明有利的测量时间点。
[0035] 在图中相互对应的元件具有一致的附图标记并且出于清楚的原因不重复解释。
【具体实施方式】
[0036] 在图1中以三相系统为例示意性地示出具有发电机20、30、桥式整流器40和控制 设备50的装置。所述的装置是在此仅仅部分被示出的机动车车载电网10的部分。
[0037] 发电机20、30包括具有端子21a、21b和21c、励磁线圈22和通信线路COM的发电 机调节器20以及具有以三角电路在开关点31a、31b和31c相互连接的三个定子绕组32的 定子30。
[0038] 桥式整流器40在图1中