DE10205963A1

DE10205963A1 - Driving permanently stimulated electric machine involves switching first or second switch element to conduct on detecting fault condition from measurement parameter of other element

Info

Publication number: DE10205963A1
Application number: DE2002105963
Authority: DE
Inventors: Irma Hajdarevic; Claus Kroeger; Jens Ranneberg; Uwe Schaefer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2003-09-04

Abstract

The method involves monitoring a drive system operating state, comparing with a threshold, detecting a fault state if the threshold is exceeded and producing a short circuit between the machine's phases by driving first and/or second switch elements in each phase's half bridge. The first or second switch element is switched to conduct on detecting a fault condition by the measurement parameter of the other switch element exceeding the threshold. The method involves monitoring a drive system operating state and comparing with a threshold, detecting a fault state if the threshold is exceeded and producing a short circuit between the phases of the machine by driving the first and/or second switch element (5,6) in each phase's half bridge arrangement (2-4). The first or second switch element is switched to the conducting state on detecting a fault condition by the measurement parameter of the other switch element exceeding the threshold. AN Independent claim is also included for the following: a drive system for a permanently stimulated electric machine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer permanenterregten elektrischen Maschine und ein entsprechendes Ansteuersystem für eine permanenterregte elektrische Maschine nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 beziehungsweise Anspruch 6 näher definierten Art. The invention relates to a method for driving a permanent-magnet electric machine and a corresponding Control system for a permanent-magnet electric machine according to the preamble of claim 1 or claim 6 more defined type.

Permanenterregte elektrische Maschinen werden beispielsweise als Fahrzeugantriebsmotoren eingesetzt, die bei Hybridantriebssystemen elektrische Energie aus einem durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen Generator oder bei vollelektrisch betriebenen Fahrzeugen elektrische Energie aus einer sogenannten Traktionsbatterie empfangen. Bei permanenterregten elektrischen Maschinen besteht aufgrund ihres Aufbaus das grundsätzliche Problem, daß wegen der im Betrieb auftretenden Relativbewegung zwischen den Ankerwicklungen und den Permanentmagneten eine als Polradspannung bekannte Gegenspannung in den Ankerwicklungen induziert wird. Diese induzierte Spannung steigt mit zunehmender Drehzahl soweit an, bis sie im Bereich der Versorgungsspannung der elektrischen Maschine liegt. Treten bei derartigen Antriebssystemen mit permanenterregten elektrischen Maschinen Fehler auf, wie zum Beispiel der Ausfall einer Ansteuerelektronik für die Vornahme einer Feldschwächung oder ein Wicklungsschluss, so führt dies insbesondere bei hohen Drehzahlen zu einem erheblichen Bremsmoment, welches bei einer Rückspeisung von elektrischer Energie von der elektrischen Maschine in die Energieversorgung, beispielsweise eine über einen Stromrichter und einen Zwischenkreis angeschlossene Batterie, erzeugt wird. Dadurch kann es zu Beschädigungen von Batterie und Stromrichter beziehungsweise von Bauteilen des Stromrichters, insbesondere Halbleiterbauelementen, kommen. Permanently excited electrical machines, for example used as vehicle drive motors, the at Hybrid electric power systems from one through one Internal combustion engine driven generator or at electric vehicles powered by electricity receive a so-called traction battery. at permanent-magnet electric machines exists because of their Build up the fundamental problem that because of the operation occurring relative movement between the armature windings and the permanent magnet known as a Polradspannung Counter tension is induced in the armature windings. This induced voltage increases as the speed increases, until they are in the range of the supply voltage of the electric Machine is lying. Join in such drive systems permanent magnet electric machinery errors on how to Example of the failure of a control electronics for the operation a field weakening or a winding closure, this leads especially at high speeds to a considerable Braking torque, which in a recovery of electrical Energy from the electric machine to the power supply, for example, a via a power converter and a DC link connected battery is generated. Thereby It can damage the battery and power converter or of components of the power converter, in particular Semiconductor devices come.

Um diese Gefährdung zu vermeiden, wird in der DE 198 35 575 A1 mittels einer Ansteueranordnung eines Ansteuersystems ein Kurzschluss bei jedem Strang bzw. bei jeder Phase der elektrischen Maschine erzeugt, wenn durch eine Betriebszustands-Erfassungsanordnung in dem Ansteuersystem und/oder der elektrischen Maschine das Vorliegen wenigstens eines vorbestimmten Betriebszustands erfasst wird. Ein vorbestimmter Betriebszustand kann beispielsweise ein fehlerhafter Sensor, eine Kurzschlussfehler, insbesondere im Bereich des Motors, ein Abfall oder Ausfall der Motorversorgungsspannung, das Ansteigen einer Zwischenkreisspannung über einen vorbestimmten Grenzwert sein. Das Ansteuersystem umfasst für jeden Strang bzw. jede Phase der elektrischen Maschine eine Halbbrückenanordnung, einen jede Halbbrückenanordnung mit einer Versorgungsspannungsquelle verbindenden Zwischenkreis und eine Ansteueranordnung zur Ansteuerung jeder Halbbrückenanordnung. Jede Halbbrückenanordnung kann ein erstes Schaltelement zum wahlweisen Verbinden des zugeordneten Strangs bzw. der zugeordneten Phase der elektrischen Maschine mit einem Potential einer ersten Polarität sowie ein zweites Schaltelement zum wahlweisen Verbinden des zugeordneten Stranges bzw. der zugeordneten Phase mit einer zweiten Polarität aufweisen. Ein Kurzschluss bei jedem Strang bzw. bei jeder Phase der elektrischen Maschine wird dann erzeugt, indem das erste Schaltelement jeder Halbbrückenanordnung leitend geschaltet wird und/oder das zweite Schaltelement jeder Halbbrückenanordnung leitend geschaltet wird. Wenn aufgrund eines defekten Schaltelements, das beispielsweise nicht mehr leitet oder nicht mehr sperrt, die gewünschte Kurzschlusswirkung nicht eintritt, kann der Kurzschluss durch die jeweils komplementären Schaltelemente bewirkt werden. To avoid this hazard is described in DE 198 35 575 A1 by means of a drive arrangement of a drive system Short circuit at each strand or at each phase of the generated by an electric machine Operating condition detection arrangement in the drive system and / or the electric machine, at least a predetermined operating condition is detected. On predetermined operating state, for example, a faulty sensor, a short circuit fault, especially in Range of the engine, a drop or failure of the Motor supply voltage, the rise of a DC link voltage to be above a predetermined limit. The drive system comprises for each strand or phase of the electric machine a half-bridge arrangement, one each Half-bridge arrangement with a supply voltage source connecting intermediate circuit and a drive arrangement for Control of each half-bridge arrangement. each Half-bridge arrangement may be a first switching element for optionally connecting the associated strand or the associated phase of the electric machine with a Potential of a first polarity and a second Switching element for selectively connecting the associated Stranges or the associated phase with a second Have polarity. A short circuit at each strand or at Each phase of the electric machine is then generated by the first switching element of each half-bridge arrangement conductive is switched and / or the second switching element each Half-bridge arrangement is turned on. If due a defective switching element, for example, not more directs or no longer locks, the desired Short circuit effect does not occur, the short circuit can the respective complementary switching elements are effected.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ansteuern einer permanenterregten elektrischen Maschine zu schaffen, welches beim Auftreten von bestimmten Betriebszuständen geeignete Maßnahmen einleitet, um schnell die Sicherheit von Komponenten und/oder Personen sicherzustellen, und ein Ansteuersystem zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzusehen. It is an object of the present invention to provide a method for Driving a permanent-magnet electric machine create, which at the appearance of certain Operating conditions appropriate measures to quickly the Ensure the safety of components and / or persons and a drive system for implementing the invention Provide procedure.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Ansteuersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. This task is accomplished by a procedure with the characteristics of the Claim 1 and a drive system with the features of Claim 6 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die einzelnen Schaltelemente der Halbbrückenanordnungen überwacht. Ob bei einem Fehlerzustand ein Kurzschluss der elektrischen Maschine durch Ansteuern der ersten Schaltelemente oder der zweiten Schaltelemente jeder Halbbrückenanordnung erfolgt, hängt von einer Messgröße der überwachten Schaltelemente ab. Somit werden die Maßnahmen zur Vermeidung einer Gefährdung von Komponenten und Personen, nämlich der Kurzschluss der elektrischen Maschine, schnell und zielgerichtet eingeleitet. In the method according to the invention, the individual Monitored switching elements of the half-bridge assemblies. Whether at a fault condition a short circuit of the electric machine by driving the first switching elements or the second Switching elements of each half-bridge arrangement takes place depends on a measured variable of the monitored switching elements. Thus be the measures to avoid endangering components and persons, namely the short circuit of the electrical Machine, initiated quickly and purposefully.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the reference to the drawing illustrated embodiments. Show it:

Fig. 1 eine schematische Schaltungsskizze eines Leistungsteils eines erfindungsgemäßen Ansteuersystems in Verbindung mit einer permanenterregten elektrischen Maschine, Fig. 1 is a schematic circuit diagram of a power unit of a drive system according to the invention in connection with a permanent-magnet electrical machine,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Leistungsteils eines erfindungsgemäßen Ansteuersystems in Verbindung mit einer permanenterregten elektrischen Maschine und Fig. 2 shows another embodiment of a power section of a drive system according to the invention in conjunction with a permanent-magnet electric machine and

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schaltwerks einer Ansteuereinheit eines erfindungsgemäßen Ansteuersystems. Fig. 3 is a schematic representation of a switching mechanism of a drive unit of a drive system according to the invention.

Die Fig. 1 zeigt eine Schaltungsskizze eines Leistungsteils eines erfindungsgemäßen Ansteuersystems in Verbindung mit einer permanenterregten elektrischen Maschine 1, beispielsweise einer Synchronmaschine oder einer Transversalflussmaschine. Das nicht näher bezeichnete Leistungsteil des Ansteuersystems umfasst drei Halbbrückenanordnungen 2, 3, 4, wobei jeder der Halbbrücken bzw. Halbbrückenanordnungen 2, 3, 4 eine der nicht dargestellten Phasen der elektrischen Maschine 1 über nicht näher bezeichnete Leitungen zugeordnet ist. Das Leistungsteil kann als Umrichter bzw. als Stromrichter ausgebildet sein und erfüllt in bekannter Weise die Funktion der Weiterschaltung des Strombelags in der elektrischen Maschine 1 (Kommutierung) und vorzugsweise der Einstellung der Höhe des Maschinenstromes durch rasches Ein- und Ausschalten von Schaltelementen des Leistungsteils. Die Halbbrückenanordnungen 2, 3, 4 werden über einen Zwischenkreis 7, der ein Potential einer ersten, vorzugsweise positiven Polarität (+) und ein Potential einer zweiten, vorzugsweise negativen Polarität (-) aufweist, mit elektrischer Energie von einer nicht dargestellten Spannungsquelle und/oder Stromquelle versorgt. Als Spannungsquelle kann beispielsweise eine Traktionsbatterie, ein SuperCap, oder auch ein durch einen Verbrennungsmotor angetriebener Generator eingesetzt werden. Fig. 1 shows a circuit diagram of a power unit of a drive system according to the invention in connection with a permanent-magnet electrical machine 1, for example, a synchronous machine or a transverse flux machine. The unspecified power part of the drive system comprises three half-bridge assemblies 2 , 3 , 4 , wherein each of the half-bridges or half-bridge assemblies 2 , 3 , 4 is associated with one of the not shown phases of the electric machine 1 via unspecified lines. The power unit can be designed as a converter or as a power converter and fulfills in a known manner the function of forwarding the current load in the electric machine 1 (commutation) and preferably the adjustment of the height of the machine current by rapid switching on and off of switching elements of the power unit. The half-bridge arrangements 2 , 3 , 4 are connected via an intermediate circuit 7 , which has a potential of a first, preferably positive polarity (+) and a potential of a second, preferably negative polarity (-), with electrical energy from a voltage source, not shown, and / or Power source supplied. As a voltage source, for example, a traction battery, a SuperCap, or even driven by an internal combustion engine generator can be used.

Jede Halbbrückenanordnung 2, 3, 4 umfasst in der dargestellten Ausführungsform ein erstes Schaltelement 5 und ein zweites Schaltelement 6, die in Serie zueinander geschaltet sind. Als Schaltelemente 5, 6 werden bevorzugterweise Leistungshalbleiter, wie IGBTs, MOSFET und/oder Thyristoren wie beispielsweise GTOs (Gate Turn-off Thyristor) eingesetzt. Es können auch Relais eingesetzt werden. Die nicht dargestellten Phasen der elektrischen Maschine 1 werden üblicherweise zwischen den Schaltern 5 und 6 mittels nicht dargestellter Leitungen angeschlossen. Den Schaltelementen sind nicht näher bezeichnete Dioden, sogenannte Freilaufdioden bzw. Rückstromdioden, zugeordnet, die in üblicher Weise antiparallel zu den Schaltelementen 5, 6 angeordnet sind. Unter antiparallel versteht man, daß die Stromdurchflußrichtung der Dioden entgegengesetzt der bevorzugten Stromdurchflußrichtung der Schaltelemente ist. Each half-bridge arrangement 2 , 3 , 4 comprises in the illustrated embodiment a first switching element 5 and a second switching element 6 , which are connected in series with one another. As switching elements 5 , 6 are preferably power semiconductors, such as IGBTs, MOSFET and / or thyristors such as GTOs (gate turn-off thyristor) used. Relays can also be used. The phases, not shown, of the electric machine 1 are usually connected between the switches 5 and 6 by means not shown lines. The switching elements are unspecified designated diodes, so-called free-wheeling diodes or reverse current diodes, which are arranged in a conventional manner anti-parallel to the switching elements 5 , 6 . By antiparallel is meant that the current flow direction of the diodes is opposite to the preferred current flow direction of the switching elements.

Die Schaltelemente 5, 6 werden über eine nicht dargestellte Ansteuereinheit des Ansteuersystems angesteuert. Die Ansteuereinheit ist vorzugsweise in einem Steuergerät angeordnet. Die Ansteuerung erfolgt üblicherweise mit pulsweitenmodulierten Taktungssignalen, wobei über die Pulsweite die Strom- und/oder Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 1 erfolgen kann. The switching elements 5 , 6 are driven via a drive unit, not shown, of the drive system. The drive unit is preferably arranged in a control unit. The control is usually carried out with pulse-width modulated timing signals, the current and / or speed control of the electric machine 1 can be carried out over the pulse width.

In Fig. 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des nicht näher bezeichneten Leistungsteils des Ansteuersystems dargestellt. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Jede Halbbrückenanordnung 2, 3, 4 weist nun zusätzliche Schaltelemente 15, 16 auf. Zwischen dem ersten Schaltelement 5 und dem Potential der ersten Polarität (+) des Zwischenkreises 7 ist in jeder Halbbrückenanordnung 2, 3, 4 ein zusätzliches Schaltelement 15 angeordnet. Entsprechend ist zwischen dem zweiten Schaltelement 6 und dem Potential der zweiten Polarität (-) des Zwischenkreises 7 in jeder Halbbrückenanordnung 2, 3, 4 ein zusätzliches Schaltelement 16 angeordnet. Die Schaltelemente 5, 6, 15, 16 einer Halbbrückenanordnung sind vorzugsweise vom selben Typ. Den Schaltelementen 15, 16 ist ebenfalls jeweils eine nicht näher bezeichnete Freilaufdiode zugeordnet. Der Zwischenkreis 7 weist ein weiteres, drittes Spannungspotential auf, welches zwischen dem Potential der ersten Polarität (+) und dem Potential der zweiten Polarität (-) liegt. Dieses zusätzliche, dritte Spannungspotential liegt vorzugsweise an Masse und ist in der Fig. 2 mit 0 bezeichnet. An dieses dritte Spannungspotential 0 ist für jedes Schaltelement 5 die Anode einer Diode 14 angeschlossen, wobei die Kathode der Diode 14 zwischen dem jeweiligen Schaltelement 5 und dem jeweiligen Schaltelement 15 angeschlossen ist. Für jedes Schaltelement 6 ist die Kathode einer Diode 14 an das zusätzliche Spannungspotential 0 angeschlossen, wobei die Anode der Diode 14 zwischen dem jeweiligen Schaltelement 6 und dem jeweiligen Schaltelement 16 angeschlossen ist. Die Schaltelemente 15, 16 können ebenfalls über die nicht dargestellte Ansteuereinheit des Ansteuersystems angesteuert werden. In Fig. 2, a further preferred embodiment of the unspecified power part of the drive system is shown. The same components are provided with the same reference numerals. Each half-bridge arrangement 2 , 3 , 4 now has additional switching elements 15 , 16 . Between the first switching element 5 and the potential of the first polarity (+) of the intermediate circuit 7 , an additional switching element 15 is arranged in each half-bridge arrangement 2 , 3 , 4 . Accordingly, an additional switching element 16 is arranged between the second switching element 6 and the potential of the second polarity (-) of the intermediate circuit 7 in each half-bridge arrangement 2 , 3 , 4 . The switching elements 5 , 6 , 15 , 16 of a half-bridge arrangement are preferably of the same type. The switching elements 15 , 16 is also associated with a respective unspecified freewheeling diode. The intermediate circuit 7 has a further, third voltage potential which lies between the potential of the first polarity (+) and the potential of the second polarity (-). This additional, third voltage potential is preferably grounded and is designated 0 in FIG. 2. At this third voltage potential 0, the anode of a diode 14 is connected for each switching element 5 , wherein the cathode of the diode 14 is connected between the respective switching element 5 and the respective switching element 15 . For each switching element 6 , the cathode of a diode 14 is connected to the additional voltage potential 0, wherein the anode of the diode 14 is connected between the respective switching element 6 and the respective switching element 16 . The switching elements 15 , 16 can also be controlled via the drive unit, not shown, of the drive system.

Alternativ können auch Leistungsteile mit mehr als vier Schaltelementen je Halbbrückenanordnung eingesetzt werden. Alternatively, power units with more than four Switching elements are used per half-bridge arrangement.

Die Ansteuereinheit weist nicht dargestellte Mittel zur Erfassung wenigstens eines Betriebszustands des Ansteuersystems auf. Weiterhin sind nicht dargestellte Mittel zur Erfassung wenigstens eines Betriebszustands der permanenterregten elektrischen Maschine vorgesehen. Insbesondere weist die Ansteuereinheit nicht dargestellte Mittel zur Erfassung einer Messgröße der Schaltelemente 5, 6 auf. Das heißt, eine messbare Größe der Schaltelemente 5, 6 wird mit Hilfe der Ansteuereinheit überwacht. Diese messbare Größe kann beispielsweise der Spannungsabfall über einem Schaltelement 5, 6 sein. Werden als Schaltelemente 5, 6 Transistoren eingesetzt, so wird als Messgröße bevorzugterweise die Kollektor-Emitter- Spannung verwendet. Die gemessenen Werte werden mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Überschreitet die Messgröße den vorgegebenen Schwellwert, so ist ein Fehlerzustand x_M eingetreten und von der Ansteuereinheit detektiert worden. The drive unit has not shown means for detecting at least one operating state of the drive system. Furthermore, not shown means for detecting at least one operating state of the permanent-magnet electric machine are provided. In particular, the drive unit has not shown means for detecting a measured variable of the switching elements 5 , 6 . That is, a measurable size of the switching elements 5 , 6 is monitored by means of the drive unit. This measurable variable may be, for example, the voltage drop across a switching element 5 , 6 . If transistors are used as switching elements 5 , 6 , the collector-emitter voltage is preferably used as the measured variable. The measured values are compared with a predetermined threshold value. If the measured variable exceeds the predetermined threshold, an error state x _M has occurred and has been detected by the drive unit.

Überschreitet die Messgröße eines Schaltelements 5, 6 den Schwellwert, so wird auf einen Fehler geschlossen, der Auswirkungen auf den Zweig der Halbbrückenanordnung 2, 3, 4 hat, in welcher das Schaltelement 5, 6, welches die Messgröße generiert bzw. an dem die Messgröße gemessen wird, nicht angeordnet ist und die komplementären Schaltelemente 6, 5 werden von der Ansteuereinheit angesteuert bzw. leitend geschaltet, um einen Kurzschluss der elektrischen Maschine zu bewirken. Überschreitet beispielsweise der gemessene Spannungsabfall über einem Schaltelement 6 der Halbbrückenanordnung 2 den entsprechenden Schwellwert, so wird von einem Fehler in dem Zweig der Halbbrückenanordnung 2 ausgegangen, in dem das Schaltelement 5 angeordnet ist. Dieser Fehler kann beispielsweise ein defektes Schaltelement 5 sich, was sich typischerweise als Kurzschluss darstellt, oder eine defekte Isolation einer nicht dargestellten Verbindungsleitung zur elektrischen Maschine sein. Damit es durch ein Auftreten von unerwünschter Polradspannung im Zwischenkreis 7 nicht zu einer Gefährdung von Komponenten, beispielsweise Schaltelementen, und Personen kommt, werden nun die Schaltelemente 5 angesteuert und leitend geschaltet, um die elektrische Maschine kurzzuschließen. Überschreitet der gemessene Spannungsabfall über einem Schaltelement 5 den Schwellwert, so werden entsprechend die Schaltelemente 6 angesteuert und leitend geschaltet, um die elektrische Maschine kurzzuschließen. If the measured variable of a switching element 5 , 6 exceeds the threshold value, an error is concluded which has effects on the branch of the half-bridge arrangement 2 , 3 , 4 , in which the switching element 5 , 6 , which generates the measured variable or on which the measured variable is measured, is not arranged and the complementary switching elements 6 , 5 are driven by the drive unit or switched to conduct a short circuit of the electric machine. If, for example, the measured voltage drop across a switching element 6 of the half-bridge arrangement 2 exceeds the corresponding threshold value, an error is assumed in the branch of the half-bridge arrangement 2 in which the switching element 5 is arranged. This fault can be, for example, a defective switching element 5 , which is typically a short circuit, or a defective insulation of a connecting line, not shown, to the electrical machine. In order that the occurrence of undesired pole wheel voltage in the intermediate circuit 7 does not endanger components, for example switching elements, and persons, the switching elements 5 are now activated and switched on in order to short-circuit the electrical machine. If the measured voltage drop across a switching element 5 exceeds the threshold value, the switching elements 6 are correspondingly activated and switched to short-circuit the electrical machine.

Die Ansteuerung erfolgt vorzugsweise mittels des in Fig. 3 dargestellten, nicht näher bezeichneten Schaltwerks. Unter einem Schaltwerk versteht man eine Anordnung zur Durchführung logischer Verknüpfungen mit der zusätzlichen Fähigkeit, einzelne Variablenzustände zu speichern (U. Tietze, Ch. Schenk, "Halbleiter-Schaltungstechnik", 9. Auflage, Springer-Verlag, Berlin). Das in Fig. 3 dargestellte Schaltwerk umfasst vorzugsweise die Schaltwerke 8, 9, 10, 11, wobei die Schaltwerke 8 und 9 OR-Gatter, das Schaltwerk 10 ein RS-Flip- Flop und das Schaltwerk 11 ein Latch bzw. ein D-Flip-Flop repräsentieren. In dem OR-Gatter 8 werden die Ansteuersignale verodert, mit denen die Schaltelemente 5 angesteuert werden. In dem OR-Gatter 9 werden die Ansteuersignale verodert, mit denen die Schaltelemente 6 angesteuert werden. Die Ansteuersignale werden den OR-Gattern 8, 9 über nicht näher bezeichnete Signalleitungen zugeführt. Der Ausgang des OR-Gatters 8 bildet über eine nicht näher bezeichnete Signalleitung den R-Eingang des RS-Flip-Flops 10 und der Ausgang des OR-Gatters 9 bildet über eine nicht näher bezeichnete Signalleitung den S-Eingang des RS-Flip-Flops 10. Die Ausgänge Q und Q des RS-Flip-Flops 10 werden dem Schaltelement 11 über nicht näher bezeichnete Signalleitungen zugeführt. Dem Schaltelement 11 wird weiterhin über eine weitere nicht näher bezeichnete Signalleitung ein Fehlerzustand x_M gemeldet. Ist, wie bereits beschrieben, ein Fehler detektiert worden bzw. der Fehlerzustand x_M eingetreten bzw. gesetzt worden, so steuert das Schaltelement 11 die Schaltelemente 6 an und schaltet sie leitend, wenn Q = 1 und Q = 0 ist. Dahingegen steuert das Schaltelement 11 die Schaltelemente 5 an, wenn Q = 0 und Q = 1 ist. The control is preferably carried out by means of the illustrated in Fig. 3, unspecified rear derailleur. A switchgear is an arrangement for performing logic operations with the added ability to store individual variable states (U. Tietze, Ch. Schenk, "Halbleiter-Schaltungstechnik", 9th edition, Springer-Verlag, Berlin). The switching mechanism illustrated in FIG. 3 preferably comprises the switching mechanisms 8 , 9 , 10 , 11 , the switching mechanisms 8 and 9 OR gates, the switching mechanism 10 an RS flip-flop and the switching mechanism 11 a latch or a D-flip Represent flop. In the OR gate 8 , the drive signals are ORed, with which the switching elements 5 are driven. In the OR gate 9 , the drive signals are ORed, with which the switching elements 6 are driven. The drive signals are supplied to the OR gates 8 , 9 via unspecified signal lines. The output of the OR gate 8 forms the R input of the RS flip-flop 10 via an unspecified signal line, and the output of the OR gate 9 forms the S input of the RS flip-flop via an unspecified signal line 10 . The outputs Q and Q of the RS flip-flop 10 are supplied to the switching element 11 via unspecified signal lines. The switching element 11 is further reported via a further unspecified signal line an error condition x _M. If, as already described, an error has been detected or the error state x _M has been entered or set, the switching element 11 actuates the switching elements 6 and switches them on when Q = 1 and Q = 0. On the other hand, the switching element 11 controls the switching elements 5 , if Q = 0 and Q = 1.

Wird beispielsweise bei der Detektion des Fehlers ein Schaltelement 6 angesteuert, so sind die Eingänge des RS-Flip- Flops 10 R = 0 und S = 1. Somit sind die Ausgänge des RS-Flip- Flops 10 Q = 0 und Q = 1 und die Schaltelemente 5 werden mittels des Schaltelements 11 angesteuert und leitend geschaltet, um einen Kurzschluss der elektrischen Maschine zu bewirken. If, for example, a switching element 6 is activated during the detection of the fault, the inputs of the RS flip-flop 10 are R = 0 and S = 1. Thus, the outputs of the RS flip-flop 10 are Q = 0 and Q = 1 and the switching elements 5 are driven by the switching element 11 and turned on to cause a short circuit of the electric machine.

Die in der Fig. 3 dargestellte Schaltelementeverknüpfung kann auch mittels programmierbarer logischer Bauelemente (PLD), z. B. einem FBGA (Field Programmable Logic Array), oder softwaretechnisch, z. B. als Algorithmus in einem Steuergerät, realisiert werden. The switching element connection shown in FIG. 3 can also be implemented by means of programmable logic devices (PLD), eg. As a FBGA (Field Programmable Logic Array), or software technology, z. B. as an algorithm in a control unit, be realized.

Lässt sich der Fehler bzw. der Fehlerzustand nicht durch den eingeleiteten Kurzschluss der elektrischen Maschine beheben, so wird die Ansteuerung der Schaltelemente 5, 6, durch welche der Kurzschluss hätte eingeleitet werden sollen, aufgehoben, und die komplementären Schaltelemente 6, 5 werden angesteuert und leitend geschaltet. Diese Massnahme geschieht vorzugsweise ungefähr nach einem Zeitraum, welcher bei normalem Betrieb dem Zeitraum entspricht, in dem an einer der Dioden, welche den Schaltelementen 5, 6 zugeordnet sind, eine Durchlassspannung anliegt. If the fault or the fault state can not be remedied by the initiated short circuit of the electrical machine, the control of the switching elements 5 , 6 , by which the short circuit should have been initiated, is canceled, and the complementary switching elements 6 , 5 are activated and conductive connected. This measure preferably takes place approximately after a period of time which, in normal operation, corresponds to the period in which a forward voltage is applied to one of the diodes associated with the switching elements 5 , 6 .

Führt auch diese Massnahme nicht zu einer Behebung des Fehlers bzw. Fehlerzustands x_M, so kann der Zwischenkreis 7 von der nicht dargestellten Strom- bzw. Spannungsquelle abgetrennt werden und bevorzugterweise mittels eines nicht dargestellten, zwischen dem Potential der ersten, vorzugsweise positiven, Polarität und dem Potential der zweiten, vorzugsweise negativen Polarität angeordneten, zusätzlichen Schaltelements, beispielsweise einem Trennschützen, kurzgeschlossen werden. Diese Massnahme geschieht vorzugsweise ungefähr nach dem doppelten Zeitraum, welcher bei normalem Betrieb dem Zeitraum entspricht, in dem an einer der Dioden, welche den Schaltelementen 5, 6 zugeordnet sind, eine Durchlassspannung anliegt. If this measure does not lead to a correction of the fault or fault state x _M , then the intermediate circuit 7 can be disconnected from the current or voltage source, not shown, and preferably by means of a not shown, between the potential of the first, preferably positive, polarity and the potential of the second, preferably negative polarity arranged, additional switching element, such as a contactor, are short-circuited. This measure preferably takes place approximately after twice the period of time, which in normal operation corresponds to the period in which a forward voltage is applied to one of the diodes associated with the switching elements 5 , 6 .

Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Ansteuersystem können unabhängig von der Anzahl der Phasen der elektrischen Maschine 1 eingesetzt, das heißt, das Verfahren und das Ansteuersystem können auch bei elektrischen Maschinen mit mehr oder weniger als den in den Figuren dargestellten Phasen eingesetzt werden. The method according to the invention and the drive system according to the invention can be used independently of the number of phases of the electric machine 1 , that is to say the method and the drive system can also be used in electrical machines with phases that are more or less than those shown in the figures.

Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Ansteuersystem werden vorteilhafterweise in einem Fahrzeug eingesetzt, welches durch eine elektrische Maschine 1 angetrieben werden kann. The method according to the invention and the drive system according to the invention are advantageously used in a vehicle which can be driven by an electric machine 1 .

Claims

1. A method for driving a permanent-magnet electric machine ( 1 ),
wherein each phase of the electric machine ( 1 ) is associated with a half-bridge arrangement ( 2 , 3 , 4 ) having a first ( 5 ) and a second switching element ( 6 ) for the purpose of power supply via an intermediate circuit ( 7 ),
wherein an operating state of a drive system is monitored and compared with a threshold value,
wherein, when the threshold value is exceeded, an error condition is detected and a short circuit is generated between the phases of the electrical machine,
wherein the short circuit can be generated by driving the first switching elements ( 5 ) of each half-bridge arrangement ( 2 , 3 , 4 ) and / or the second switching elements ( 6 ) of each half-bridge arrangement ( 2 , 3 , 4 ),
characterized in that
upon detection of an error state by exceeding the threshold value by the measured variable of a first switching element ( 5 ) the second switching elements ( 6 ) are turned on, and that upon detection of the fault state by exceeding the threshold by the measured variable of a second switching element ( 6 ) the first switching elements ( 5 ) are turned on.

2. The method according to claim 1, characterized in that the voltage drop across the respective switching element ( 5 , 6 ) is used as a measured variable.

3. The method according to claim 1, characterized in that on persistence of the fault state, the control of the driven switching elements ( 5 , 6 ) is canceled and the previously uncontrolled switching elements ( 6 , 5 ) are turned on.

4. The method according to claim 3, characterized in that when the fault condition persists, the intermediate circuit ( 7 ) is short-circuited.

5. The method according to claim 1, characterized in that the electrical machine ( 1 ) is used in an electrically driven vehicle.

6. drive system for a permanent-magnet electric machine ( 1 ),
wherein each phase of the electric machine ( 1 ) is associated with a half-bridge arrangement ( 2 , 3 , 4 ) having a first ( 5 ) and a second ( 6 ) switching element for the power supply via an intermediate circuit ( 7 ),
wherein a drive unit is provided for driving the switching elements ( 5 , 6 ), which comprises means for detecting an operating state of the drive system,
characterized in that
the drive unit has means for detecting a measured quantity of the respective switching elements ( 5 , 6 ), means for determining the deviation of the measured variable from a threshold value, and means for controlling the switching elements ( 5 , 6 ) as a function of the deviation.

7. Control system according to claim 6, characterized in that the drive unit comprises a switching mechanism ( 8 , 9 , 10 , 11 ) and / or a programmable logic device.

8. Ansteuersystem according to claim 6, characterized in that the drive unit one in a non-volatile memory stored algorithm includes.

9. Control system according to claim 6, characterized in that between a potential of a first polarity and a potential of a second polarity of the intermediate circuit ( 7 ), a further switching element is arranged.