WO2014005752A1 - Leistungsendstufe, verfahren zum betreiben - Google Patents

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Georg Schulze-Icking-Konert
Michael Rummel
Michael Forscht
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Robert Bosch GmbH
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    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0045—Full bridges, determining the direction of the current through the load

Definitions

  • the invention relates to a power output stage, in particular for a control unit of an electrical machine of a motor vehicle, with at least one
  • the invention relates to a method for operating such
  • control unit may respond and, for example, the
  • Disable power output stage Disable power output stage.
  • the disadvantage here is that this form of short-circuit detection can only be carried out with an energized power output stage.
  • the drain-source voltage to be measured depends strongly on the on-resistance of the respective semiconductor switch and the
  • Japanese Patent Application JP 2005 067 380 A moreover discloses an apparatus and a method which enable a short-circuit detection of a bridge circuit, which is designed as an H-bridge, without having to drive the electric machine.
  • the power output stage according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a short-circuit detection can be carried out without commissioning the electric machine and in a simple and cost-effective manner.
  • the power output stage according to the invention provides that the control unit has a controllable first pull-up device and a controllable first pull-down device for a first of the half bridges and a controllable second pull-up device and a controllable second pull-down device for a second of the half bridges, wherein the control unit in a
  • the power output stage is thus characterized by pull-up and pull-down devices, which can be used to connect the respective half-bridge to the voltage level of the supply line or to the power supply
  • Short circuit can also be detected in the case of a de-energized power output stage
  • the first pull-up device and the first pull-down device are conveniently in series between the
  • the bridge circuit is designed as an H-bridge, as a B6 bridge or as a 2H bridge and has a corresponding number of half-bridges, as described above.
  • the number of pull devices is also suitably selected, with a pull device each having a pull-up device and a pull-down device as described above.
  • the pull-up devices are designed as pull-up resistors, in particular high-impedance
  • the pull-down devices are designed as pull-down resistors, in particular high-impedance. This ensures that in case of a possible short circuit only a small short-circuit current flows and the
  • Short-circuit current certainly prevents damage to the power output stage.
  • the method according to the invention for operating the power output stage described above is characterized by the following steps: a) The pull-down devices are switched on and a
  • step a) successively in addition to step a) is activated and detects the output voltage of the respective half-bridge and compared with a second setpoint.
  • step c) The pull-up devices are turned on and the
  • Each detected output voltage corresponds to the first one
  • Power output stage can be put into operation. Otherwise, a commissioning is preferably denied.
  • the voltage of the ground line is used as the first setpoint value for the comparison.
  • the voltage in the supply line is preferably used for the detection or determination of a short-circuit current.
  • Output voltages respectively correspond to the ground voltage.
  • Step b) additionally activates the high-voltage side semiconductor switches, it is expected that the respective output voltage corresponds to the supply voltage, if there is no interruption in one of the supply lines (open load) or in the connection to the electrical machine.
  • step c) it is expected that the output voltages correspond to the supply voltage and in step d) the voltage of the ground line, in particular if there is no interruption in one of the connecting lines or in the connection to the electric machine (open-load).
  • the individual steps a) to d) are respectively carried out, starting from a starting situation in which all pull devices and
  • steps a) and b) are performed while the pull-up devices and the low-resistance ones
  • Steps c) and d) are performed while the pull-down devices and the high-voltage side semiconductor switches are deactivated.
  • steps a) and b) or steps c) and d) are carried out first, so that first steps a) and b) and then steps c) and d) or first steps c) and d) and then steps a) and b) are carried out.
  • steps a) to d) it being assumed for steps b) and d) that according to the steps a) and b) before the pull-down devices or the pull-up Devices have been activated.
  • Figure a simplified representation of a power amplifier.
  • the figure shows a simplified representation of a circuit diagram of a
  • Power output stage 1 which is used to drive an electric machine 2
  • the power output stage 1 has a bridge circuit 3, which in the present case is designed as an H-bridge circuit and correspondingly has two half-bridges 4 and 5.
  • the half bridges 4 and 5 are connected between a supply line 6 which is connected / connectable to a power source and thus has a voltage Ubat, and a ground line 7.
  • Each of the half-bridges 4 has two semiconductor switches HS1 and LS1 or HS2 and LS2, of which one each as high-voltage side
  • Semiconductor switch HS1, HS2 and the other as a low-voltage side Halbleierschalter LS1, LS2 is provided.
  • the semiconductor switches HS1, HS2, LS1, LS2 are each formed as MOSFET switching elements and with a
  • Control unit 8 is connected, which controls the semiconductor switches HS1, HS2, LS1, LS2 clocked for operating the electric machine 2 by means of pulse width modulation PWM and in response to a direction of rotation specification DIR.
  • the control unit 8 has a microprocessor 9 and a
  • Bridge control device 10 wherein the bridge control device 10, the semiconductor switches HS1, HS2, LS1 and LS2 drives and receives the corresponding commands thereto from the microprocessor 9.
  • the bridge control device 10 has two pull devices 1 1 and 12.
  • the pull devices 1 1 and 12 serve for short-circuit current detection in the power module 1.
  • the first pull device 1 1 has a first pull-up device PU1 and a first pull-down device PD1 connected in series are connected to each other and are each designed as a switchable pull-resistance.
  • the second pull device 12 accordingly has a second pull-up device PU2 and a second pull-down device PD2, which are also connected in series and designed as switchable pull resistors.
  • the pull devices 1 1 and 12 are connected in parallel with each other and between the supply line 6 and the ground line 7.
  • Each of the pull devices 1 1 and 12 furthermore has a sensor connection S1, S2 which is connected in each case between the corresponding pull-up device PU 1, PU 2 and the corresponding pull-down device PD 1 and PD 2 and via a connection line the bridge circuit 3 is connected.
  • the sensor connection S1 is connected to the half bridge 4
  • the sensor connection 2 is connected to the half bridge 5, so that at the sensor connections S1
  • the control unit 8 controls the semiconductor switches HS1, HS2, LS1, LS2 and the pull devices 1 1 and 12 in such a way that the output voltages of the half bridges 4 and 5 are compared with predefinable setpoint values in order to determine a short-circuit current.
  • four different states are set starting from a total deactivated state: a) Firstly, the pull-down devices PD1 and PD2 are activated,
  • the output voltages of the half-bridges 4 and 5 are detected and compared with a first setpoint value which corresponds to the potential GND on the ground line 7. If the output voltages match the first setpoint, there is no short circuit. If the output voltages deviate from the first setpoint value, a short circuit is detected and the power output stage 1 is deactivated or activation is prevented. b) In addition, one after the other, the high-voltage side
  • Semiconductor switch HS1 and HS2 activated and the resulting output voltages of the half-bridges 4 and 5 compared with a second setpoint value corresponding to the supply voltage Ubat the voltage source compared. Voices the output voltages now with the voltage of the
  • the output voltages correspond to the setpoint value. Otherwise the power output stage 1 is deactivated. d) Subsequently, in addition, the semiconductor switches LS1 and LS2 are activated in succession and the resulting output voltage with the
  • Sensor terminals S1 and S2 detected and compared with the first target value GND. If the output voltages correspond to the first setpoint value, then there is no short circuit and no interruption in the

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Description

Leistungsendstufe, Verfahren zum Betreiben
Die Erfindung betrifft eine Leistungsendstufe, insbesondere für ein Steuergerät einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer
Steuereinheit und mit wenigstens vier durch die Steuereinheit einzeln
ansteuerbaren Halbleiterschaltern, die zu einer Brückenschaltung mit mindestens zwei Halbbrücken zum Betreiben einer elektrischen Maschine
zusammengeschaltet und mit einer Versorgungsleitung und einer Masseleitung der Leistungsendstufe verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen
Leistungsendstufe.
Stand der Technik Leistungsendstufen sowie Verfahren zum Betreiben dieser sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Antreiben von elektrischen Maschinen werden häufig sogenannte getaktete Endstufen beziehungsweise Leistungsendstufen verwendet, die mittels in Brückenschaltung verschalteten Halbleiterschaltern die elektrische Maschine ansteuern. Durch getaktetes, einzelnes Ansteuern der Halbleiterschalter kann eine konstante Versorgungsgleichspannung in eine variable Betriebsgleichspannung für die elektrische Maschine gewandelt werden. Häufig werden dabei als Halbleiterschalter sogenannte MOSFET-Schalter verwendet. Um die elektrische Maschine sowie die Leistungsendstufe vor Beschädigungen zu schützen, ist in der Regel eine Kurzschlusserkennung in die Leistungsendstufe vorrichtungstechnisch und/oder verfahrenstechnisch implementiert. Die Kurzschlusserkennung bei diskreten MOSFET-Schaltern erfolgt im Allgemeinen durch eine Drain-Source-Spannungsmessung in der die Halbleiterschalter ansteuernden Steuereinheit. Dabei werden beispielsweise ein hochspannungsseitiger Halbleiterschalter einer ersten Brücke und ein
niederspannungsseitiger Halbleiterschalter einer zweiten Brücke eingeschaltet und der Spannungsabfall über den jeweiligen Halbleiterschalter erfasst und mit einem Sollwert verglichen. Liegt die erfasste Spannung nicht in dem erwarteten Bereich, kann die Steuereinheit darauf reagieren und beispielsweise die
Leistungsendstufe deaktivieren. Nachteilig hierbei ist, dass diese Form der Kurzschlusserkennung nur bei einer bestromten Leistungsendstufe durchführbar ist. Darüber hinaus hängt die zu messende Drain-Source-Spannung stark von dem Einschaltwiderstand des jeweiligen Halbleiterschalters sowie des
Kurzschlussstroms ab. Aus der Offenlegungsschrift JP 2005 067 380 A sind darüber hinaus eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bekannt, welche eine Kurzschlusserkennung einer Brückenschaltung, die als H-Brücke ausgebildet ist, ermöglichen, ohne dass die elektrische Maschine angetrieben werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Leistungsendstufe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Kurzschlusserkennung auch ohne Inbetriebnahme der elektrischen Maschine und auf einfache und kostengünstige Art und Weise durchführbar ist. Die erfindungsgemäße Leistungsendstufe sieht dazu vor, dass die Steuereinheit eine steuerbare erste Pull-Up-Vorrichtung und eine steuerbare erste Pull-Down-Vorrichtung für eine erste der Halbbrücken und eine steuerbare zweite Pull-Up-Vorrichtung und eine steuerbare zweite Pull-Down-Vorrichtung für eine zweite der Halbbrücken aufweist, wobei die Steuereinheit in einem
Kurzschlusstestbetrieb die Halbleiterschalter, die Pull-Up-Vorrichtungen und die Pull-Down-Vorrichtungen zum Erfassen eines Kurzschlussstroms ansteuert. Die Leistungsendstufe zeichnet sich somit durch Pull-Up- und Pull-Down- Vorrichtungen aus, die dazu benutzt werden können, die jeweilige Halbbrücke auf das Spannungsniveau der Versorgungsleitung oder auf das
Spannungsniveau der Masseleitung zu ziehen. Durch entsprechendes Betätigen der Halbleiterschalter sowie der Pull-Up- und Pull-Down-Vorrichtungen lässt sich somit auch bei ausgeschalteter elektrischer Maschine die Leistungsendstufe auf einen möglichen Kurzschluss prüfen. Insbesondere kann hierdurch ein
Kurzschluss auch bei unbestromter Leistungsendstufe erfasst werden
(sogenannte Offline-Diagnose). Die erste Pull-Up-Vorrichtung und die erste Pull- Down-Vorrichtung sind zweckmäßigerweise in Reihe zwischen der
Versorgungsleitung und der Masseleitung und parallel zu der zweiten Pull-Up- Vorrichtung und der zweiten Pull-Down-Vorrichtung, die ebenfalls in Reihe zueinander geschaltet sind, geschaltet/angeordnet. Dabei ist vorzugsweise jeweils eine Verbindungsleitung vorgesehen, die zwischen den jeweiligen Pull- Up- und Pull-Down-Vorrichtungen abzweigt und mit jeweils einer der
Halbbrücken verbunden ist.
Vorzugsweise ist die Brückenschaltung als H-Brücke, als B6-Brücke oder als 2H-Brücke ausgebildet und weist eine entsprechende Anzahl von Halbbrücken, wie oben beschrieben, auf. Entsprechend der Anzahl der Halbbrücken ist zweckmäßigerweise auch die Anzahl der Pull-Vorrichtungen gewählt, wobei eine Pull-Vorrichtung jeweils eine Pull-Up-Vorrichtung und eine Pull-Down- Vorrichtung, wie zuvor beschrieben, aufweist.
Gemäß einer vorteilhaftem Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pull-Up-Vorrichtungen als Pull-Up-Widerstände, insbesondere hochohmig, und die Pull-Down-Vorrichtungen als Pull-Down-Widerstände, insbesondere hochohmig, ausgebildet sind. Dadurch wird erreicht, dass bei einem möglichen Kurzschluss nur ein geringer Kurzschlussstrom fließt und die
Kurzschlusserkennung nicht mehr von dem Einschaltwiderstand der
Halbleiterschalter abhängig ist. Darüber hinaus wird durch den geringen
Kurzschlussstrom sicher eine Beschädigung der Leistungsendstufe verhindert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der oben beschriebenen Leistungsendstufe zeichnet sich durch folgende Schritte aus: a) Die Pull-Down-Vorrichtungen werden eingeschaltet und eine
Ausgangsspannung der jeweiligen Halbbrücke erfasst und mit einem ersten Sollwert verglichen. b) Die hochspannungsseitigen Halbleiterschalter der Halbbrücken werden
nacheinander zusätzlich zu Schritt a) aktiviert und die Ausgangsspannung der jeweiligen Halbbrücke erfasst und mit einem zweiten Sollwert verglichen. c) Die Pull-Up-Vorrichtungen werden eingeschaltet und die
Ausgangsspannungen der Halbbrücken erfasst und mit dem zweiten Sollwert verglichen. d) Die niederspannungsseitigen Halbleiterschalter der Halbbrücken werden nacheinander zusätzlich zu Schritt c) aktiviert und die jeweilige
Ausgangsspannung der Halbbrücken erfasst und mit dem ersten Sollwert verglichen.
Entsprechen die erfassten Ausgangsspannungen jeweils dem ersten
beziehungsweise zweiten Sollwert, so liegt kein Kurzschluss vor und die
Leistungsendstufe kann in Betrieb genommen werden. Andernfalls wird bevorzugt eine Inbetriebnahme verweigert.
Vorzugsweise wird als erster Sollwert die Spannung der Masseleitung für den Vergleich verwendet. Als zweiter Sollwert wird vorzugsweise die Spannung in der Versorgungsleitung für die Erfassung beziehungsweise Bestimmung eines Kurzschlussstroms verwendet. Im Schritt a) wird erwartet, dass die
Ausgangsspannungen jeweils der Massespannung entsprechen. Werden gemäß
Schritt b) die hochspannungsseitigen Halbleiterschalter zusätzlich aktiviert, wird erwartet, dass die jeweilige Ausgangsspannung der Versorgungsspannung entspricht, sofern keine Unterbrechung in einer der Versorgungsleitungen (open- load) oder in der Verbindung zur elektrischen Maschine vorliegt. In Schritt c) wird erwartet, dass die Ausgangsspannungen der Versorgungsspannung entsprechen und in Schritt d) der Spannung der Masseleitung, insbesondere sofern keine Unterbrechung in einer der Anschlussleitungen oder in der Verbindung zur elektrischen Maschine vorliegt (open-load). Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die einzelnen Schritte a) bis d) jeweils durchgeführt werden, ausgehend von einer Ausgangssituation, bei welcher sämtliche Pull-Vorrichtungen und
Halbleiterschalter deaktiviert sind. Vorzugsweise werden die Schritte a) und b) durchgeführt, während die Pull-Up-Vorrichtungen und die niederohmigen
Halbleiterschalter deaktiviert sind. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die
Schritte c) und d) durchgeführt werden, während die Pull-Down-Vorrichtungen und die hochspannungsseitigen Halbleiterschalter deaktiviert sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schritte a) und b) oder die Schritte c) und d) zuerst durchgeführt werden, so dass zuerst die Schritte a) und b) und anschließend die Schritte c) und d) oder zuerst die Schritte c) und d) und anschließend die Schritte a) und b) durchgeführt werden. Natürlich ist aber auch eine beliebige andere Reihenfolge der Schritte a) bis d) möglich, wobei für die Schritte b) und d) vorausgesetzt wird, dass gemäß der Schritte a) beziehungsweise b) zuvor die Pull-Down-Vorrichtungen beziehungsweise die Pull-Up-Vorrichtungen eingeschaltet aktiviert wurden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
Figur eine vereinfachte Darstellung einer Leistungsendstufe.
Die Figur zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Schaltbild einer
Leistungsendstufe 1 , die zum Antreiben einer elektrischen Maschine 2
ausgebildet ist. Hierzu weist die Leistungsendstufe 1 eine Brückenschaltung 3 auf, die vorliegend als H-Brückenschaltung ausgebildet ist und entsprechend zwei Halbbrücken 4 und 5 aufweist. Die Halbbrücken 4 und 5 sind zwischen einer Versorgungsleitung 6, die mit einer Energiequelle verbunden/verbindbar ist und somit eine Spannung Ubat aufweist, und einer Masseleitung 7 geschaltet. Jede der Halbbrücken 4 weist zwei Halbleiterschalter HS1 und LS1 beziehungsweise HS2 und LS2 auf, von denen jeweils einer als hochspannungsseitiger
Halbleiterschalter HS1 , HS2 und der andere als niederspannungsseitiger Halbleierschalter LS1 , LS2 vorgesehen ist. Die Halbleiterschalter HS1 , HS2, LS1 , LS2 sind jeweils als MOSFET-Schaltelemente ausgebildet und mit einer
Steuereinheit 8 verbunden, die die Halbleiterschalter HS1 , HS2, LS1 , LS2 zum Betreiben der elektrischen Maschine 2 getaktet mittels Pulsweitenmodulation PWM und in Abhängigkeit einer Drehrichtungsvorgabe DIR ansteuert.
Die Steuereinheit 8 weist einen Mikroprozessor 9 sowie eine
Brückenkontrollvorrichtung 10 auf, wobei die Brückenkontrollvorrichtung 10 die Halbleiterschalter HS1 , HS2, LS1 und LS2 ansteuert und die entsprechenden Befehle dazu von dem Mikroprozessor 9 erhält.
Die Brückenkontrollvorrichtung 10 weist zwei Pull-Vorrichtungen 1 1 und 12 auf. Die Pull-Vorrichtungen 1 1 und 12 dienen zur Kurzschlussstromerkennung in dem Leistungsmodul 1 . Die erste Pull-Vorrichtung 1 1 weist eine erste Pull-Up- Vorrichtung PU1 sowie eine erste Pull-Down-Vorrichtung PD1 auf, die in Reihe zueinander geschaltet sind und jeweils als schaltbarer Pull-Widerstand ausgebildet sind. Die zweite Pull-Vorrichtung 12 weist entsprechend eine zweite Pull-Up-Vorrichtung PU2 sowie eine zweite Pull-Down-Vorrichtung PD2 auf, die ebenfalls in Reihe geschaltet und als schaltbare Pull-Widerstände ausgebildet sind. Die Pull-Vorrichtungen 1 1 und 12 sind parallel zueinander und zwischen der Versorgungsleitung 6 und der Masseleitung 7 geschaltet. Jede der Pull- Vorrichtungen 1 1 und 12 weist darüber hinaus einen Sensoranschluss S1 , S2 auf, der jeweils zwischen der entsprechenden Pull-Up-Vorrichtung PU 1 , PU2 und der entsprechenden Pull-Down-Vorrichtung PD1 und PD2 geschaltet und über eine Verbindungsleitung mit der Brückenschaltung 3 verbunden ist. Dabei ist der Sensoranschluss S1 mit der Halbbrücke 4, der Sensoranschluss 2 mit der Halbbrücke 5 verbunden, so dass an den Sensoranschlüssen S1
beziehungsweise S2 die Ausgangsspannungen der Halbbrücken 4
beziehungsweise 5 anliegen.
Zum Erfassen eines Kurzschlussstroms oder einer Unterbrechung einer der Versorgungsleitungen oder einer Verbindungsleitung zur elektrischen Maschine 2 (open-load-detection) wird nunmehr wie folgt vorgegangen:
Die Steuereinheit 8 steuert die Halbleiterschalter HS1 , HS2, LS1 , LS2 sowie die Pull-Vorrichtungen 1 1 und 12 derart an, dass die Ausgangsspannungen der Halbbrücken 4 und 5 mit vorgebbaren Soll-Werten verglichen werden, um einen Kurzschlussstrom zu bestimmen. Dazu werden vier unterschiedliche Zustände ausgehend von einem insgesamt deaktivierten Zustand eingestellt: a) Zunächst werden die Pull-Down-Vorrichtungen PD1 und PD2 aktiviert,
während die übrigen Elemente deaktiviert sind. Mittels der Sensoranschlüsse S1 und S2 werden die Ausgangsspannungen der Halbbrücken 4 und 5 erfasst und mit einem ersten Soll-Wert, der dem Potential GND auf der Masseleitung 7 entspricht, verglichen. Stimmen die Ausgangsspannungen mit dem ersten Soll-Wert überein, so liegt kein Kurzschluss vor. Weichen die Ausgangsspannungen von dem ersten Soll-Wert ab, wird ein Kurzschluss detektiert und die Leistungsendstufe 1 deaktiviert beziehungsweise eine Aktivierung unterbunden. b) Zusätzlich werden nacheinander die hochspannungsseitigen
Halbleiterschalter HS1 und HS2 aktiviert und die dadurch resultierenden Ausgangsspannungen der Halbbrücken 4 und 5 mit einem zweiten Soll-Wert, der der Versorgungsspannung Ubat der Spannungsquelle entspricht, verglichen. Stimmen die Ausgangsspannungen nun mit der Spannung der
Versorgungsleitung 6 überein, liegt kein Kurzschluss und auch keine
Unterbrechung in einer der Anschlussleitungen oder der
Verbindungsleitungen zur elektrischen Maschine 2 vor. Andernfalls wird die Leistungsendstufe 1 deaktiviert. c) Als nächstes werden, ausgehend von einem insgesamt deaktivierten Zustand der Leistungsendstufe 1 , wenn also alle Halbleiterschalter HS1 , HS2, LS1 , LS2 und Pull-Vorrichtungen 1 1 und 12 deaktiviert sind, die Pull-Up- Vorrichtungen PU1 und PU 2 aktiviert und die Ausgangsspannungen der Halbbrücken 4 und 5 mit dem zweiten Soll-Wert Ubat verglichen. Liegt kein
Kurzschluss vor, so entsprechen die Ausgangsspannungen dem Soll-Wert. Andernfalls wird die Leistungsendstufe 1 deaktiviert. d) Anschließend werden zusätzlich nacheinander die Halbleiterschalter LS1 und LS2 aktiviert und die daraus resultierende Ausgangsspannung mit den
Sensoranschlüssen S1 und S2 erfasst und mit dem ersten Soll-Wert GND verglichen. Entsprechen die Ausgangspannungen dem ersten Soll-Wert, so liegt kein Kurzschluss vor und auch keine Unterbrechung in den
Anschlussleitungen oder den Verbindungsleitungen zur elektrischen
Maschine 2. Die Leistungsendstufe 1 beziehungsweise die elektrische
Maschine 2 können somit in Betrieb genommen werden. Andernfalls wird die Leistungsendstufe 1 deaktiviert.
Die Reihenfolge der oben genannten Schritte kann selbstverständlich auch verändert werden. Ein Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist es, dass die
Kurzschlusserkennung auch bei unbestromter Leistungsendstufe 1 in Form einer Offline-Diagnose erfolgen kann. Die Pull-Up- und Pull-Down-Widerstände werden vorzugsweise hochohmig ausgebildet, so dass bei einem Kurzschluss ein möglichst niedriger Kurzschlussstrom in den Zuständen a) und c) fließt. Die Kurzschlusserkennung ist dann nicht mehr von einem Einschaltwiderstand der
Halbleiterschalter abhängig. Darüber hinaus ist, wie bereits erwähnt, eine open- load-detection, also das Erfassen von Unterbrechungen in den
Anschlussleitungen 6, 7 oder in der Verbindung zur elektrischen Maschine 2 möglich. Die Diagnosetiefe der Leistungsendstufe 1 wird signifikant erhöht und bietet mehr Möglichkeiten auf die gestiegenen Sicherheitsanforderungen moderner Steuergeräte beziehungsweise Leistungsendstufen zu reagieren.

Claims

Ansprüche
1 . Leistungsendstufe (1 ), insbesondere für ein Steuergerät einer elektrischen Maschine (2) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Steuereinheit (8) und mit wenigstens vier durch die Steuereinheit (8) einzeln ansteuerbaren Halbleiterschaltern (1-151 ,1-152,151 ,152), die zu einer Brückenschaltung (3) mit mindestens zwei Halbbrücken (4,5) zum Betreiben der elektrischen Maschine (2) zusammengeschaltet und mit einer Versorgungsleitung (6) und einer Masseleitung (7) der Leistungsendstufe (1 ) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) eine steuerbare erste Pull-Up- Vorrichtung (PU1 ) und eine steuerbare erste Pull-Down-Vorrichtung (PD1 ) für eine erste der Halbbrücken (4) und eine steuerbare zweite Pull-Up- Vorrichtung (PU2) und eine steuerbare zweite Pull-Down-Vorrichtung (PD2) für eine zweite der Halbbrücken (5) aufweist, wobei die Steuereinheit (8) in einem Kurzschlusstestbetrieb die Halbleiterschalter (HS1 ,HS2,LS1 ,LS2), die Pull-Up-Vorrichtungen (PU1 ,PU2) und die Pull-Down-Vorrichtungen
(PD1 ,PD2) zum Erfassen eines Kurzschlussstroms ansteuert.
2. Leistungsendstufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenschaltung (3) als H-Brücke, als B6-Brücke oder als 2H-Brücke ausgebildet ist.
3. Leistungsendstufe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pull-Up-Vorrichtungen (PD1 ,PD2) als Pull-Up- Widerstände, insbesondere hochohmig, und die Pull-Down-Vorrichtungen (PD1 ,PD2) als Pull-Down-Widerstände, insbesondere hochohmig, ausgebildet sind. Verfahren zum Betreiben einer Leistungsendstufe (1 ) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten zum Erfassen eines Kurzschlussstroms: a) Die Pull-Down-Vorrichtungen (PD1 ,PD2) werden eingeschaltet und eine Ausgangsspannung der jeweiligen Halbbrücke (4,5) erfasst und mit einem ersten Soll-Wert (GND) verglichen, b) die hochspannungsseitigen Halbleiterschalter (HS1 ,HS2) der Halbbrücken (3,4) werden zusätzlich zu Schritt a) nacheinander aktiviert und die Ausgangsspannung der jeweiligen Halbbrücke (4,5) erfasst und mit einem zweiten Soll-Wert (Ubat) verglichen, c) die Pull-Up-Vorrichtungen (PU1 ,PU2) werden eingeschaltet und die Ausgangsspannung der Halbbrücken (4,5) erfasst und mit dem zweiten Soll-Wert (Ubat) verglichen, und d) die niederspannungsseitigen Halbleiterschalter (LS1 ,LS2) der Halbbrücken (4,5) werden zusätzlich zu Schritt c) nacheinander eingeschaltet und die jeweilige Ausgangsspannung der Halbbrücken (4,5) erfasst und mit dem ersten Soll-Wert (GND) verglichen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Soll- Wert (GND) die Spannung der Masseleitung (7) und als zweiter Soll-Wert (Ubat) die Spannung der Versorgungsleitung (6) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und b) durchgeführt werden, während die Pull-Up-Vorrichtungen (PU1 ,PU2) und die
niederspannungsseitigen Halbleiterschalter (LS1 ,LS2) deaktiviert sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte c) und d) durchgeführt werden, während die Pull-Down-Vorrichtungen (PD1 ,PD2) und die
hochspannungsseitigen Halbleiterschalter (HS1 ,HS2) deaktiviert sind. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und b) oder die Schritte c) und d) zuerst durchgeführt werden.
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