本发明涉及电动汽车的领域,特别是涉及用于电驱动器的电子模块的领域。
背景技术:
1、在过去的几十年中,在机动车辆中使用电子模块(例如,功率电子模块)已经显著增多。这一方面可以归因于提高燃油经济性和车辆性能的必要性,另一方面也可以归因于半导体技术的进步。这种电子模块的主要元器件是逆变器,其用于用多相交流电(ac)对诸如电马达或发电机等的电机加电。在这种情况下,由dc能量源(例如电池)产生的直流电被转换为多相交流电。为此,逆变器包括多个电子元器件,利用这些电子元器件实现桥接电路(例如半桥),例如半导体功率开关,其也被称为功率半导体。
2、对于逆变器(特别是牵引逆变器)的安全运行,对故障情况的控制至关重要。牵引变换器的故障原因各不相同。在这种情况下,通常存在的六个拓扑开关中的每一个都可能是阻断或导通的。在这种情况下,影响是不同的。此外,电机的工作点和机器类型本身也会对故障情况产生影响。根据故障情况,需要接通或关断其他开关。在这种情况下,可能的故障类型多种多样,由此产生的问题几乎难以想象。在这种情况下,目的在原则上总是防止再充电电池的放电。
3、目前的解决方案在两种方案上各不相同。一种可能性是使用烟火电池断开系统,也称为烟火保险丝。在这种情况下,每个故障情况都可以被相同地处理,并且提供了高度的可靠性。然而,在发生故障时,传动系会因爆燃而受到不可逆的损坏,并且装配工需要接受爆炸物培训。使用有针对性的切换策略的本替代方案具有不需要额外的元器件的优点。然而,需要进行全面的故障分析和复杂的驱动策略。功率半导体的驱动发生在高电流和电压侧沿以及高温的情况下,结果是这种策略容易发生故障。此外,存在相对较长的响应时间,即几毫秒,直到微控制器能够响应。此外,需要确保对驱动器的电力供应。
技术实现思路
1、因此,本发明的目的是提供一种电路装置,该电路装置能够在发生故障时改善至少部分电驱动的车辆的再充电电池的脱离。
2、该目的通过独立权利要求的特征来实现。有利的配置是从属权利要求的主题。
3、提出了一种用于在发生故障时将再充电电池与至少部分电驱动的车辆的逆变器的dc链路脱离的电路装置,其中,所述电路装置布置在所述再充电电池和所述dc链路之间的至少一条电极线路中,并且每条电极线路由第一路径和第二路径形成,其中所述第一路径包括具有低阻断容量的至少一个低电压或lv功率半导体或者低电阻功率半导体,以及与所述功率半导体串联连接的机械开关元件,所述第二路径与所述第一路径并联连接并且具有至少一个高电压或hv功率半导体,所述高电压或hv功率半导体在所述再充电电池的方向上与所述dc链路高阻断,其中,在正常操作时,所述功率半导体和所述机械开关元件接通,并且其中所述电路装置也可以被驱动使得在发生故障时,所述功率半导体、所述机械开关元件和所述高电压功率半导体按此顺序并且分别取决于所述电路装置中的当前电流和/或电压状态而断开。
4、在一个实施例中,所述功率半导体中的功率半导体是mosfet的形式。在一个实施例中,所述hv功率半导体中的功率半导体是mosfet或igbt的形式。在一个实施例中,所述机械开关元件是超快断路器。
5、在一个实施例中,提供对所述至少一个功率半导体的冷却。在一个实施例中,提供了彼此并联连接的多个功率半导体。
6、此外,提出了一种具有所述电路装置的车辆的电驱动器和具有所述电驱动器的车辆。
7、此外,提出了一种用于驱动所述电路装置的方法,其中,在正常操作期间,所述功率半导体、所述机械开关元件和所述hv功率半导体接通,并且在发生故障时,以这样的方式进行驱动:首先断开所述功率半导体,并且,一旦电流已换向到所述hv功率半导体中,则所述机械开关元件就在低的电流和电压负荷下断开,结果所述hv功率半导体汲取存储在所述再充电电池和所述dc链路之间的分布式电感中的能量,并且一旦汲取了所存储的能量,则所述hv功率半导体就断开。
8、在一个实施例中,在发生故障时,首先断开所述逆变器的所有拓扑开关。
9、本发明的进一步的特征和优点根据以下参考附图对本发明的示例性实施例的描述以及权利要求书将变得清楚,图中示出了根据本发明的细节。在本发明的变形例中,各个特征分别可以单独地实施或以任何期望的组合一起地实施。
1.一种用于在发生故障时将再充电电池(a)与至少部分电驱动的车辆的逆变器的dc链路(zk)脱离的电路装置,其中,所述电路装置被布置在所述再充电电池(a)和所述dc链路(zk)之间的至少一条电极线路中,并且每条电极线路由如下的第一路径和第二路径形成:
2.根据权利要求1所述的电路装置,其中,所述机械开关元件(ufd)是超快断路器。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置,其中,所述功率半导体(10)中的功率半导体是mosfet的形式。
4.根据前述权利要求中的一项所述的电路装置,其中,所述hv功率半导体(20)中的功率半导体是mosfet或igbt的形式。
5.根据前述权利要求中的一项所述的电路装置,其中,提供对所述至少一个功率半导体(10)的冷却。
6.根据前述权利要求中的一项所述的电路装置,其中,提供彼此并联连接的多个功率半导体(10)。
7.一种车辆的电驱动器,具有根据前述权利要求中的一项所述的电路装置。
8.一种车辆,具有根据权利要求7所述的电驱动器。
9.一种用于驱动根据前述权利要求中的一项所述的电路装置的方法,其中:
10.根据权利要求9所述的方法,其中,在发生故障时,首先断开所述逆变器的所有拓扑开关。
