DE102024109005A1

DE102024109005A1 - Control unit for supplying electrical consumers and method for diagnosing consumer loads connected to a control unit for supplying electrical consumers with high voltage

Info

Publication number: DE102024109005A1
Application number: DE102024109005.7A
Authority: DE
Inventors: Ralf Mönkemöller
Original assignee: Paragon GmbH and Co KGaA
Current assignee: Paragon GmbH and Co KGaA
Priority date: 2024-03-28
Filing date: 2024-03-28
Publication date: 2025-10-02
Also published as: CN120722082A

Abstract

Ein Steuergerät (1, 2, 3) dient der Versorgung elektrischer Verbraucher (4, 5), insbesondere von Ionisatoren, Partikelaufladevorrichtungen und polarisierbaren Filtern, mit elektrischer Hochspannung.Um die Diagnose der an das Steuergerät angeschlossenen Verbraucherlasten zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass das Steuergerät (1, 2, 3) eine Moduliervorrichtung (2, 3) aufweist, mittels der die vom Steuergerät (1, 2, 3) für die elektrischen Verbraucher (4, 5) erzeugte Hochspannung in einem weiten Frequenzbereich modulierbar ist, wobei im Steuergerät (1, 2, 3) frequenzabhängige Parameter der angeschlossenen Verbraucherlast erfassbar, Grenzwerte für die frequenzabhängigen Parameter hinterlegbar und die erfassten frequenzabhängigen Parameter mit den hinterlegten Grenzwerten für die frequenzabhängigen Parameter vergleichbar sind.A control unit (1, 2, 3) is used to supply electrical consumers (4, 5), in particular ionizers, particle charging devices, and polarizable filters, with high electrical voltage. In order to simplify the diagnosis of the consumer loads connected to the control unit, it is proposed that the control unit (1, 2, 3) have a modulating device (2, 3) by means of which the high voltage generated by the control unit (1, 2, 3) for the electrical consumers (4, 5) can be modulated over a wide frequency range, wherein frequency-dependent parameters of the connected consumer load can be detected in the control unit (1, 2, 3), limit values for the frequency-dependent parameters can be stored, and the detected frequency-dependent parameters are comparable with the stored limit values for the frequency-dependent parameters.

Description

Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Steuergerät zur Versorgung elektrischer Verbraucher, insbesondere von Ionisatoren, Partikelaufladevorrichtungen und polarisierbaren Filtern, mit elektrischer Hochspannung.The invention relates firstly to a control device for supplying electrical consumers, in particular ionizers, particle charging devices and polarizable filters, with high electrical voltage.

Im Betrieb derartiger Steuergeräte sowie der daran angeschlossenen Verbraucher kann es vorteilhaft und hilfreich sein, wenn die Verbraucherlasten, an die das Steuergerät angeschlossen ist, mit einer vergleichsweise hohen Qualität diagnostiziert werden können. Diese Verbraucherlasten, bei denen es sich z.B. um Partikelaufladungseinheiten (PCU), polarisierbare Filter und Ionisatoren handeln kann, haben zumeist eine kapazitive Charakteristik. Wenn die Verbraucherlasten über längere elektrische Leitungen mit dem Steuergerät verbunden sind, können auch noch induktive Anteile hinzukommen.When operating such control units and the loads connected to them, it can be advantageous and helpful if the loads to which the control unit is connected can be diagnosed with comparatively high quality. These loads, which can include particle charging units (PCUs), polarizable filters, and ionizers, typically have capacitive characteristics. If the loads are connected to the control unit via long electrical cables, inductive components may also be present.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität der Diagnose von an Steuergeräte angeschlossenen Verbraucherlasten zu erweitern und zu verbessern.The invention is based on the object of expanding and improving the quality of the diagnosis of consumer loads connected to control units.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Steuergerät eine Moduliervorrichtung aufweist, mittels der die vom Steuergerät für die elektrischen Verbraucher erzeugte Hochspannung vorzugsweise in einem weiten Frequenzbereich modulierbar ist, wobei im Steuergerät frequenzabhängige Parameter der angeschlossenen Verbraucherlast erfassbar, Grenzwerte für die frequenzabhängigen Parameter hinterlegbar und die erfassten frequenzabhängigen Parameter mit den hinterlegten Grenzwerten für die frequenzabhängigen Parameter vergleichbar sind. Entsprechend kann durch die Modulation der Versorgungsspannung in einem weiten Frequenzbereich die Diagnose der angeschlossenen Verbraucherlasten durchgeführt werden, indem man die ermittelten frequenzabhängigen Parameter mit den im Steuergerät hinterlegten zulässigen Grenzwerten für die Verbraucherlasten vergleicht. Selbstverständlich ist es möglich, auch Grenzwerte zu hinterlegen, bei deren Über- oder Unterschreitung ein Fehler festgestellt und mit einer definierten Betriebsstrategie reagiert wird.This object is achieved according to the invention in that the control unit has a modulating device by means of which the high voltage generated by the control unit for the electrical consumers can be modulated, preferably over a wide frequency range. Frequency-dependent parameters of the connected consumer load can be recorded in the control unit, limit values for the frequency-dependent parameters can be stored, and the recorded frequency-dependent parameters can be compared with the stored limit values for the frequency-dependent parameters. Accordingly, by modulating the supply voltage over a wide frequency range, the connected consumer loads can be diagnosed by comparing the determined frequency-dependent parameters with the permissible limit values for the consumer loads stored in the control unit. It is of course also possible to store limit values; if these are exceeded or not met, an error is detected and a defined operating strategy is used to react.

Erfindungsgemäß kann die Versorgungs- bzw. die Hochspannung in einem weiten Frequenzbereich moduliert werden. Zur Erfassung der bei der Modulation der Hochspannung induzierten Ströme können vorteilhaft Verstärkerschaltungen eingesetzt werden. Derartige Verstärkerschaltungen sind konstruktiv wenig aufwendig und entsprechend mit einem geringen technischen und wirtschaftlichen Aufwand einhergehend.According to the invention, the supply voltage or high voltage can be modulated over a wide frequency range. Amplifier circuits can be advantageously used to detect the currents induced during the modulation of the high voltage. Such amplifier circuits are relatively simple to construct and therefore involve minimal technical and economic expenditure.

Die mindestens eine Modulationsfrequenz der Moduliervorrichtung des erfindungsgemäßen Steuergeräts kann zweckmäßigerweise zwischen 0,1 Hz und 10 MHz betragen.The at least one modulation frequency of the modulating device of the control device according to the invention can expediently be between 0.1 Hz and 10 MHz.

Entsprechend können an das Steuergerät angeschlossene Verbraucherlasten mit hoher Qualität diagnostiziert werden.Accordingly, consumer loads connected to the control unit can be diagnosed with high quality.

Eine in einem weiten Frequenzbereich mögliche Modulationsfähigkeit der Versorgungs- bzw. der Hochspannung ist mit einem vergleichsweise geringen technisch-konstruktiven Aufwand erreichbar, wenn die Moduliervorrichtung des Steuergeräts im Strompfad an einer Stelle mit einem niedrigen absoluten Potential angeordnet und als Transistor ausgebildet ist. Im normalen Betriebsmodus des Steuergeräts sowie der daran angeschlossenen Verbraucher kann dieser Transistor dann durchgeschaltet sein, sodass keine nennenswerte Spannung an einer Kollektor-Emitter-Strecke des Verbrauchers abfällt. Aufgrund der Anordnung der Moduliervorrichtung an einer Stelle mit einem niedrigen absoluten Potential wird ermöglicht, dass elektrische Bauteile verwendet werden können, deren Spannungsfestigkeit deutlich unterhalb der Nenn-Hochspannung liegt.A modulation capability of the supply or high voltage across a wide frequency range can be achieved with comparatively little technical and design effort if the control unit's modulating device is arranged in the current path at a point with a low absolute potential and is designed as a transistor. During normal operating mode of the control unit and the loads connected to it, this transistor can then be switched on, so that no significant voltage drops across the load's collector-emitter path. The arrangement of the modulating device at a point with a low absolute potential enables the use of electrical components whose dielectric strength is significantly below the rated high voltage.

Zweckmäßigerweise weist das erfindungsgemäße Steuergerät einen Mikrocomputer auf, mittels dem der Transistor mit einem Rechtecksignal modulierbar ist. Bei dieser Ausgestaltung ist ermöglicht, dass die Versorgungs- bzw. die Hochspannung während der Diagnose der Verbraucherlasten auf einen Wert unterhalb einer Transistorsperrspannung des Transistors eingestellt wird. Entsprechend können Transistoren mit einer maximalen Transistorsperrspannung von 500 V verwendet werden, obwohl die Nenn-Hochspannung z.B. mit 8.000 V deutlich höher liegt.The control unit according to the invention expediently comprises a microcomputer by means of which the transistor can be modulated with a square-wave signal. This configuration allows the supply voltage or high voltage to be set to a value below the transistor's blocking voltage during load diagnostics. Accordingly, transistors with a maximum transistor blocking voltage of 500 V can be used, even though the rated high voltage is significantly higher, e.g., at 8,000 V.

Um zu vermeiden, dass der Transistor bei bei Auftreten eines Fehlers anliegender Nenn-Hochspannung gesperrt und somit in der Regel zerstört wird, wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergeräts eine Zenerdiode mit einer Zenerspannung, die kleiner oder gleich der Transistorsperrspannung ist, parallel zum Transistor geschaltet. Hierdurch ist der Transistor wirksam geschützt.To prevent the transistor from being blocked and thus typically destroyed when a fault occurs at the rated high voltage, according to an advantageous embodiment of the control unit according to the invention, a Zener diode with a Zener voltage less than or equal to the transistor's blocking voltage is connected in parallel with the transistor. This effectively protects the transistor.

Der Stromverlauf der bei der Modulation der Hochspannung induzierten Ströme ist vorteilhaft mittels eines Messwiderstands zuverlässig erfassbar.The current profile of the currents induced during the modulation of the high voltage can be reliably measured using a measuring resistor.

Vorteilhaft steuert der Mikrocomputer des Steuergeräts im Normalbetrieb desselben, d.h., wenn die Diagnose der Verbraucherlasten abgeschlossen ist, den Transistor so durch, dass eine Kollektor-Emitter-Spannung unterhalb der Transistorsperrspannung liegt.Advantageously, during normal operation of the control unit, i.e. when the diagnosis of the consumer loads is completed, the microcomputer of the control unit controls the transistor in such a way that a collector-emitter voltage is below the transistor blocking voltage.

Im einfachsten Fall wird der Transistor mittels des Mikrocomputers des Steuergeräts dauerhaft vollständig durchgesteuert.In the simplest case, the transistor is permanently fully controlled by the control unit's microcomputer.

Wenn, wie vorstehend beschrieben, der Transistor durch die Zenerdiode geschützt ist, kann eine Diagnose auch durchgeführt werden, während eine Versorgungs- bzw. Hochspannung eingestellt ist, die oberhalb der Transistorsperrspannung liegt. Der Transistor kann auch bei dieser Vorgehensweise wieder mit einem Rechtecksignal angesteuert werden. Die Höhe des modulierten Spannungsanteils wird in diesem Fall durch die zu dem Transistor parallel geschaltete Zenerdiode begrenzt.If, as described above, the transistor is protected by a Zener diode, a diagnosis can also be performed while a supply or high voltage is set that is above the transistor's blocking voltage. With this approach, the transistor can also be controlled with a square-wave signal. In this case, the magnitude of the modulated voltage component is limited by the Zener diode connected in parallel with the transistor.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Diagnose von an ein Steuergerät zur Versorgung elektrischer Verbraucher mit Hochspannung angeschlossenen Verbraucherlasten wird die vom Steuergerät erzeugte Hochspannung mit mindestens einer Frequenz moduliert, werden frequenzabhängige Parameter der angeschlossenen Verbraucherlast erfasst, werden Grenzwerte für diese frequenzabhängigen Parameter hinterlegt und werden die erfassten frequenzabhängigen Parameter mit den hinterlegten Grenzwerten für die frequenzabhängigen Parameter verglichen.In a method according to the invention for diagnosing consumer loads connected to a control unit for supplying electrical consumers with high voltage, the high voltage generated by the control unit is modulated with at least one frequency, frequency-dependent parameters of the connected consumer load are recorded, limit values for these frequency-dependent parameters are stored, and the recorded frequency-dependent parameters are compared with the stored limit values for the frequency-dependent parameters.

Zweckmäßigerweise werden bei der Modulation der Hochspannung induzierte Ströme erfasst, wobei die Erfassung der induzierten Ströme bei der Modulation der Hochspannung vorteilhaft mittels Verstärkerschaltungen realisiert wird.Expediently, currents induced during the modulation of the high voltage are detected, whereby the detection of the induced currents during the modulation of the high voltage is advantageously realized by means of amplifier circuits.

Die Modulationsfrequenz kann hierbei zweckmäßigerweise zwischen 0,1 Hz und 10 MHz liegen.The modulation frequency can conveniently be between 0.1 Hz and 10 MHz.

Das Verfahren zur Diagnose kann mit einem vergleichsweise geringen technisch-konstruktiven Aufwand durchgeführt werden, wenn eine Moduliervorrichtung zur Modulation der Hochspannung im Strompfad an einer Stelle mit einem niedrigen absoluten Potential angeordnet wird. Als Moduliervorrichtung lässt sich vorteilhaft ein Transistor einsetzen.The diagnostic procedure can be carried out with comparatively little technical and design effort if a modulating device for modulating the high voltage in the current path is arranged at a point with a low absolute potential. A transistor can advantageously be used as the modulating device.

Während des Verfahrens zur Diagnose kann die Hochspannung zweckmäßigerweise auf einen Wert eingestellt werden, der unterhalb einer Transistorsperrspannung des Transistors eingestellt wird.During the diagnostic procedure, the high voltage may be conveniently set to a value that is below a transistor blocking voltage of the transistor.

Der Transistor kann vorteilhaft mittels eines Rechtecksignals moduliert werden.The transistor can advantageously be modulated using a square wave signal.

Um den Transistor während des Verfahrens zur Diagnose zu schützen, ist es vorteilhaft, wenn eine Zenerdiode parallel zum Transistor geschaltet wird, deren Zenerspannung maximal den Wert der Transistorsperrspannung hat.In order to protect the transistor during the diagnostic procedure, it is advantageous to connect a Zener diode in parallel with the transistor, the Zener voltage of which has a maximum value equal to the transistor blocking voltage.

In einfacher Weise lässt sich der Stromverlauf während der Durchführung des Verfahrens zur Diagnose mittels eines Messwiderstands erfassen.The current flow can be easily recorded during the diagnostic procedure using a measuring resistor.

Mit dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren können lonisatorvorrichtungen mit steckbaren Emittern hinsichtlich Fehler im Verbau geprüft werden, da der Kabelstrang eine bekannte Kapazität hat, die mittels des vorstehend geschilderten Verfahrens zur Diagnose gemessen werden kann. Sofern diese Kapazität fehlt, liegt ein Fehler im Verbau vor, z.B. kann ein Fehler in einer Steckverbindung eines Emitters vorliegen. Des Weiteren kann mit dem vorstehend beschriebenen Diagnoseverfahren erkannt werden, ob eine elektrische Verbindung zu einem in einem Servicedeckel, der mit elektrischen Kontakten ausgerüstet ist, verbauten polarisierbaren Filter vorliegt bzw. ob überhaupt ein polarisierbarer Filter im Servicedeckel verbaut worden ist. Des Weiteren ist es möglich, anhand eines unterschiedlichen Frequenzganges verschiedene polarisierbare Filter automatisch zu erkennen und die Betriebsparameter für den jeweils erkannten polarisierbaren Filter passend einzustellen. Außerdem kann mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Diagnose erkannt werden, wenn ein Filter feucht ist, da ein feuchter Filter eine geringere Kapazität als ein trockener Filter hat.The diagnostic method according to the invention can be used to test ionizer devices with pluggable emitters for installation errors, as the cable harness has a known capacitance that can be measured using the diagnostic method described above. If this capacitance is missing, there is an installation error, e.g., a fault in a plug connection of an emitter. Furthermore, the diagnostic method described above can be used to detect whether there is an electrical connection to a polarizable filter installed in a service cover equipped with electrical contacts, or whether a polarizable filter has been installed in the service cover at all. Furthermore, it is possible to automatically detect different polarizable filters based on their different frequency response and to adjust the operating parameters appropriately for each detected polarizable filter. Furthermore, the diagnostic method described above can be used to detect when a filter is wet, as a wet filter has a lower capacitance than a dry filter.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuergeräts zeigt.In the following, the invention is explained in more detail using an embodiment with reference to the drawing, the only 1 shows an embodiment of a control device according to the invention.

Ein in 1 anhand einer Ausführungsform gezeigtes erfindungsgemäßes Steuergerät 1, 2, 3 hat - in der dargestellten Ausführungsform - eine Steuereinheit 1 und eine Moduliervorrichtung 2, 3 mit einem ersten Modulierglied 2 und einem zweiten Modulierglied 3. Das Steuergerät 1, 2, 3 ist, wie in 1 gezeigt, an zwei als lonisatoren 4, 5 ausgebildete elektrische Verbraucher angeschlossen.One in 1 The control device 1, 2, 3 according to the invention shown in an embodiment has - in the illustrated embodiment - a control unit 1 and a modulating device 2, 3 with a first modulating element 2 and a second modulating element 3. The control device 1, 2, 3 is, as in 1 shown, connected to two electrical consumers designed as ionizers 4, 5.

Bei den lonisatoren, die der Beaufschlagung von Luft mit geladenen Ionen dienen, kann es sich um Wellness-Ionisatoren oder um Partikelaufladungseinheiten (PCU; Particle Charging Unit) handeln. Wellness-Ionisatoren erzeugen geladene Ionen in der Umgebungsluft, um eine physiologische Wirkung zu schaffen, während Partikelaufladungseinheiten Staubpartikel elektrisch aufladen, um in einer der Partikelaufladeeinheit zugeordneten Abscheideeinheit eine verbesserte Separation zu erreichen. Anstelle der lonisatoren 4, 5 können als elektrische Verbraucher auch polarisierbare Filter vorgesehen sein.The ionizers used to charge the air with charged ions can be wellness ionizers or particle charging units (PCUs). Wellness ionizers generate charged ions in the ambient air to create a physiological effect, while particle charging units electrically charge dust particles to achieve improved separation in a separation unit associated with the particle charging unit. Instead of the ionizers 4, 5, polarizable filters can also be provided as electrical consumers.

Der in 1 gezeigte lonisator 4 hat eine Hochpotentialseite 6 und eine Niederpotentialseite 7. Entsprechend hat der lonisator 5 eine Hochpotentialseite 8 und eine Niederpotentialseite 9. Eine an den Ionisatoren 4, 5 anliegende DC-Betriebsspannung ergibt sich aus der Potentialdifferenz zwischen der Hochpotentialseite 6 bzw. 8 und der Niederpotentialseite 7 bzw. 9.The 1 The ionizer 4 shown has a high potential side 6 and a low potential side 7. Accordingly, the ionizer 5 has a high-potential side 8 and a low-potential side 9. A DC operating voltage applied to the ionizers 4, 5 results from the potential difference between the high-potential side 6 or 8 and the low-potential side 7 or 9.

Zu dem Steuergerät 1, 2, 3 der in 1 gezeigten Anordnung gehören die der Hochpotentialseite 6 des lonisators 4 und der Hochpotentialseite 8 des lonisators 5 zugeordnete Steuereinheit 1, das der Niederpotentialseite 7 des lonisators 4 zugeordnete Modulierglied 2 der Moduliervorrichtung 2, 3 und das der Niederpotentialseite 9 des lonisators 5 zugeordnete Modulierglied 3 der Moduliervorrichtung 2, 3.To the control unit 1, 2, 3 of the 1 The arrangement shown includes the control unit 1 assigned to the high-potential side 6 of the ionizer 4 and the high-potential side 8 of the ionizer 5, the modulating element 2 of the modulating device 2, 3 assigned to the low-potential side 7 of the ionizer 4, and the modulating element 3 of the modulating device 2, 3 assigned to the low-potential side 9 of the ionizer 5.

Die Hochpotentialseite 6 des lonisators 4 und die Hochpotentialseite 8 des lonisators 5 sind an einem Ausgangsspannungsanschluss 10 an die Steuereinheit 1 des Steuergeräts 1, 2, 3 angeschlossen. Die Niederpotentialseite 7 des lonisators 4 und die Niederpotentialseite 9 des lonisators 5 sind jeweils separat an das entsprechend zugeordnete Modulierglied 2 bzw. 3 der Moduliervorrichtung 2, 3 des Steuergeräts 1, 2, 3 angeschlossen.The high-potential side 6 of the ionizer 4 and the high-potential side 8 of the ionizer 5 are connected to an output voltage terminal 10 of the control unit 1 of the control device 1, 2, 3. The low-potential side 7 of the ionizer 4 and the low-potential side 9 of the ionizer 5 are each separately connected to the correspondingly assigned modulating element 2 or 3 of the modulating device 2, 3 of the control device 1, 2, 3.

Mittels der Steuereinheit 1 des Steuergeräts 1, 2, 3 wird eine DC-Ausgangsspannung am Ausgangsspannungsanschluss 10 der Steuereinheit 1 für die Hochpotentialseite 6 des lonisators 4 und die Hochpotentialseite 8 des lonisators 5 zur Verfügung gestellt. Diese DC-Ausgangsspannung wird aus einer DC-Spannung erzeugt, die im dargestellten Ausführungsbeispiel ≤ 60 V ist. In der Steuereinheit 1 wird diese DC-Spannung in eine AC-Spannung umgewandelt und dann mittels eines Transformators 11 in eine höhere Wechselspannung transformiert. Diese erhöhte Wechselspannung wird dann gleichgerichtet und am Ausgangsspannungsanschluss 10 der Steuereinheit 1 für die Hochpotentialseiten 6, 8 der lonisatoren 4, 5 zur Verfügung gestellt. Die am Ausgangsspannungsanschluss 10 der Steuereinheit 1 zur Verfügung gestellte DC-Ausgangsspannung kann zumindest das Zehnfache der in der Steuereinheit 1 zunächst in Wechselspannung umgewandelten DC-Spannung betragen. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergeräts 1, 2, 3 sind zwei Verbraucher, nämlich der lonisator 4 und der lonisator 5 vorgesehen. Selbstverständlich ist es möglich, eine beliebige Anzahl von Verbrauchern, z.B. Ionisatoren, vorzusehen, wobei dann die Hochpotentialseiten der weiteren Verbraucher ebenfalls an den Ausgangsspannungsanschluss 10 der Steuereinheit 1 des Steuergeräts 1, 2, 3 angeschlossen werden und wobei den Niederpotentialseiten der weiteren Verbraucher dann jeweils ein weiteres Modulierglied zugeordnet wird.By means of the control unit 1 of the control device 1, 2, 3, a DC output voltage is provided at the output voltage terminal 10 of the control unit 1 for the high-potential side 6 of the ionizer 4 and the high-potential side 8 of the ionizer 5. This DC output voltage is generated from a DC voltage, which in the illustrated embodiment is ≤ 60 V. In the control unit 1, this DC voltage is converted into an AC voltage and then transformed into a higher AC voltage by means of a transformer 11. This increased AC voltage is then rectified and made available at the output voltage terminal 10 of the control unit 1 for the high-potential sides 6, 8 of the ionizers 4, 5. The DC output voltage provided at the output voltage terminal 10 of the control unit 1 can be at least ten times the DC voltage initially converted into AC voltage in the control unit 1. In the 1 In the embodiment of the control device 1, 2, 3 according to the invention shown, two consumers are provided, namely the ionizer 4 and the ionizer 5. Of course, it is possible to provide any number of consumers, e.g., ionizers, in which case the high-potential sides of the additional consumers are also connected to the output voltage terminal 10 of the control unit 1 of the control device 1, 2, 3, and the low-potential sides of the additional consumers are then each assigned a further modulating element.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuergeräts 1, 2, 3 dienen das an die Niederpotentialseite 7 des lonisators 4 angeschlossene Modulierglied 2 und das an die Niederpotentialseite 9 des lonisators 5 angeschlossene Modulierglied 3 der Diagnose der durch die lonisatoren 4, 5 verursachten und an das Steuergerät 1, 2, 3 angeschlossenen Verbraucherlasten. Für diese Diagnose der Verbraucherlasten wird die Frequenzabhängigkeit der jeweiligen Verbraucherlast ermittelt. Diese Verbraucherlasten, die außer auf die lonisatoren 4, 5 auch auf Partikelaufladungseinheiten oder polarisierbare Filter zurückgehen können, haben zumeist eine kapazitive Charakteristik. Wenn diese Verbraucherlasten über längere Leitungen mit der Hochspannungsversorgung verbunden sind, können auch noch induktive Anteile dazukommen.In the 1 In the exemplary embodiment of the control unit 1, 2, 3 according to the invention shown, the modulating element 2 connected to the low-potential side 7 of the ionizer 4 and the modulating element 3 connected to the low-potential side 9 of the ionizer 5 serve to diagnose the consumer loads caused by the ionizers 4, 5 and connected to the control unit 1, 2, 3. For this diagnosis of the consumer loads, the frequency dependence of the respective consumer load is determined. These consumer loads, which can be caused not only by the ionizers 4, 5 but also by particle charging units or polarizable filters, usually have a capacitive characteristic. If these consumer loads are connected to the high-voltage supply via long lines, inductive components can also be present.

Wie aus 1 hervorgeht, ist das Modulierglied 2 der Moduliervorrichtung 2, 3 der Niederpotentialseite 7 des lonisators 4 zugeordnet und damit innerhalb des Strompfads an einer Stelle mit einem niedrigen absoluten Potential angeordnet. Mittels des Modulierglieds 2 ist die vom Steuergerät 1, 2, 3 für den lonisator 4 erzeugte Hochspannung in einem weiten Frequenzbereich modulierbar. Hierzu dient ein Transistor 12 des Modulierglieds 2. Der Transistor 12 ist mittels eines in der Figur nicht gezeigten Mikrocomputers des Steuergeräts 1, 2, 3 mit einem Rechtecksignal modulierbar. Zur Erfassung der bei der Modulation der Hochspannung induzierten Ströme weist das Modulierglied 2 der Moduliervorrichtung 2, 3 einen Messwiderstand 13 auf, zu dem eine Verstärkerschaltung 14 parallelgeschaltet ist.As from 1 As can be seen, the modulating element 2 of the modulating device 2, 3 is assigned to the low-potential side 7 of the ionizer 4 and is thus arranged within the current path at a point with a low absolute potential. By means of the modulating element 2, the high voltage generated by the control unit 1, 2, 3 for the ionizer 4 can be modulated over a wide frequency range. A transistor 12 of the modulating element 2 serves this purpose. The transistor 12 can be modulated with a square-wave signal by means of a microcomputer (not shown in the figure) of the control unit 1, 2, 3. To detect the currents induced during the modulation of the high voltage, the modulating element 2 of the modulating device 2, 3 has a measuring resistor 13, to which an amplifier circuit 14 is connected in parallel.

Im Steuergerät 1, 2, 3 sind Grenzwerte für frequenzabhängige Parameter der auf den Ionisator 4 zurückgehenden Verbraucherlast hinterlegbar. Des Weiteren sind im Steuergerät 1, 2, 3 bei der Modulation der Hochspannung erzeugten frequenzabhängigen Parameter dieser Verbraucherlast erfassbar. Im Steuergerät 1, 2, 3 können dann die erfassten frequenzabhängigen Parameter mit den hinterlegten Grenzwerten für diese frequenzabhängigen Parameter verglichen werden. Mittels des Modulierglieds 2 der Moduliervorrichtung 2, 3 ist mindestens eine Modulationsfrequenz zwischen 0,1 Hz und 10 MHz realisierbar.Limit values for frequency-dependent parameters of the consumer load fed back to the ionizer 4 can be stored in the control unit 1, 2, 3. Furthermore, the frequency-dependent parameters of this consumer load generated during the modulation of the high voltage can be recorded in the control unit 1, 2, 3. The recorded frequency-dependent parameters can then be compared in the control unit 1, 2, 3 with the stored limit values for these frequency-dependent parameters. Using the modulation element 2 of the modulation device 2, 3, at least one modulation frequency between 0.1 Hz and 10 MHz can be realized.

Zum Schutz des Transistors 12, der im Fehlerfall bei anliegender Nenn-Hochspannung gesperrt und in der Regel zerstört würde, wird den Transistor 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Zenerdiode 15 parallelgeschaltet, wobei diese Zenerdiode 15 eine Zenerspannung aufweist, die kleiner oder gleich der Transistorsperrspannung ist. Entsprechend kann ein Transistor 12 mit einer maximalen Transistorsperrspannung von 500 V verwendet werden, obwohl die Nenn-Hochspannung, z.B. 8.000 V, deutlich darüber liegt.To protect transistor 12, which would be blocked and typically destroyed in the event of a fault when the rated high voltage is applied, a Zener diode 15 is connected in parallel with transistor 12 in the illustrated embodiment. This Zener diode 15 has a Zener voltage that is less than or equal to the transistor's blocking voltage. Accordingly, a transistor 12 with a maximum transistor blocking voltage of 500 V can be used. although the rated high voltage, e.g. 8,000 V, is significantly higher.

Im normalen Betriebsmodus des Steuergeräts 1, 2, 3 sowie des lonisators 4 ist der Transistor 12 durchgeschaltet, sodass keine nennenswerte Spannung an der Kollektor-Emitter-Strecke des lonisators 4 abfällt. Dadurch können für das Modulierglied 2 Bauteile verwendet werden, deren Spannungsfestigkeit deutlich unterhalb der Nenn-Hochspannung liegt. Während der Diagnose der Verbraucherlast wird die Hochspannung auf einen Wert unterhalb der Transistorsperrspannung des Transistors 12 eingestellt. Bei dieser Hochspannung kann der Transistor 12 vom in der Figur nicht gezeigten Mikrocomputer des Steuergeräts 1, 2, 3 im einfachsten Fall mittels eines Rechtecksignals moduliert werden.In the normal operating mode of control units 1, 2, 3 and ionizer 4, transistor 12 is conductive, so that no significant voltage drops across the collector-emitter path of ionizer 4. This allows components with dielectric strengths significantly below the rated high voltage to be used for modulating element 2. During load diagnostics, the high voltage is set to a value below the transistor blocking voltage of transistor 12. At this high voltage, transistor 12 can be modulated by the microcomputer of control units 1, 2, 3 (not shown in the figure) using a square-wave signal in the simplest case.

Sobald die Diagnose der auf den Ionisator 4 zurückgehenden Verbraucherlast abgeschlossen ist, wird der Transistor 12 vom Mikrocomputer des Steuergeräts 1, 2, 3 so durchgesteuert, dass die Kollektor-Emitter-Spannung des lonisators 4 immer unter dem Wert der Transistorsperrspannung bleibt. Im einfachsten Fall wird der Transistor 12 dauerhaft vollständig durchgesteuert.Once the diagnosis of the load attributable to ionizer 4 is complete, transistor 12 is turned on by the microcomputer of control units 1, 2, 3 so that the collector-emitter voltage of ionizer 4 always remains below the transistor's reverse voltage. In the simplest case, transistor 12 is permanently fully turned on.

Wenn, wie vorstehend bereits beschrieben, der Transistor 12 durch die Zenerdiode 15 geschützt ist, kann das Diagnoseverfahren auch durchgeführt werden, während eine Hochspannung eingestellt ist, die oberhalb der Transistorsperrspannung liegt. Der Transistor 12 kann auch dann mit einem Rechtecksignal angesteuert werden. Die Höhe des modulierten Spannungsanteils wird in diesem Fall durch die Zenerdiode 15 begrenzt.If, as described above, transistor 12 is protected by Zener diode 15, the diagnostic procedure can also be performed while a high voltage is set that is above the transistor's blocking voltage. Transistor 12 can then also be controlled with a square-wave signal. In this case, the magnitude of the modulated voltage component is limited by Zener diode 15.

Die Funktionsweise des an die Niederpotentialseite 9 des zweiten lonisators 5 angeschlossenen Modulierglieds 3 entspricht derjenigen, wie sie vorstehend in Verbindung mit dem an die Niederpotentialseite 7 des ersten lonisators 4 angeschlossenen Modulierglieds 2 beschrieben worden ist.The mode of operation of the modulating element 3 connected to the low-potential side 9 of the second ionizer 5 corresponds to that described above in connection with the modulating element 2 connected to the low-potential side 7 of the first ionizer 4.

Claims

Control unit for supplying electrical consumers (4, 5), in particular ionizers, particle charging devices and polarizable filters, with high electrical voltage, characterized by a modulating device (2, 3) by means of which the high voltage generated by the control unit (1, 2, 3) for the electrical consumers (4, 5) can be modulated, wherein frequency-dependent parameters of the connected consumer load can be detected in the control unit (1, 2, 3), limit values for frequency-dependent parameters can be stored and the detected frequency-dependent parameters are comparable with the stored limit values for the frequency-dependent parameters.

Control unit after Claim 1 , with amplifier circuits (14) by means of which currents induced during the modulation of the high voltage can be detected.

Control unit after Claim 1 or 2 , by means of whose modulating device (2, 3) at least one modulation frequency between 0.1 Hz and 10 MHz can be realized.

Control unit according to one of the Claims 1 until 3 , the modulating device (2, 3) of which is arranged in the current path at a point with a low absolute potential and is designed as a transistor (12).

Control unit after Claim 4 , with a microcomputer by means of which the transistor (12) can be modulated with a square wave signal.

Control unit after Claim 4 or 5 , with a Zener diode (15) whose Zener voltage corresponds at most to the value of the transistor blocking voltage and which is connected in parallel to the transistor (12).

Control unit according to one of the Claims 1 until 6 , with a measuring resistor (13) by means of which the current flow can be detected during modulation.

Control unit according to one of the Claims 5 until 7 , the microcomputer of which, during normal operation of the control unit (1, 2, 3), switches the transistor (12) on in such a way that a collector-emitter voltage is below the transistor blocking voltage.

Control unit according to one of the Claims 5 until 8 , whose transistor (12) is permanently fully controllable.

Method for diagnosing consumer loads connected to a control unit (1, 2, 3) for supplying electrical consumers (4, 5) with high voltage, characterized in that the high voltage generated by the control unit (1, 2, 3) is modulated with at least one frequency, that frequency-dependent parameters of the connected consumer load are recorded, limit values for the frequency-dependent parameters are stored and the recorded frequency-dependent parameters are compared with the stored limit values for the frequency-dependent parameters.

Procedure according to Claim 10 , in which currents induced by the modulation of the high voltage are recorded.

Procedure according to Claim 11 , in which the currents induced during the modulation of the high voltage are detected by means of amplifier circuits (14).

Procedure according to one of the Claims 10 until 12 , in which at least one modulation frequency is realized between 0.1 Hz and 10 MHz.

Procedure according to one of the Claims 10 until 13 , in which a modulating device (2, 3) is arranged in the current path at a point with a low absolute potential.

Procedure according to Claim 14 , in which a transistor (12) is used as the modulating device (2, 3).

Procedure according to Claim 15 , in which the high voltage is set to a value below the transistor blocking voltage.

Procedure according to Claim 15 or 16 , in which the transistor (12) is modulated by means of a square wave signal.

Procedure according to one of the Claims 15 until 17 , in which a Zener diode (15) is connected in parallel to the transistor (12), the Zener voltage of which has a maximum value equal to the transistor blocking voltage.

Procedure according to one of the Claims 10 until 18 , in which the current flow is detected by means of a measuring resistor (13).