用于对DC链路电容器进行放电的布置和方法技术

本发明专利技术涉及用于对DC链路电容器(1)进行放电的布置和方法，本发明专利技术基于以下目的：指定解决方案，通过该解决方案，在发生危险或故障的情况下(例如在高电压电源断开或中断的情况下)将DC链路电容器(1)在指定时间内放电至低于安全超低电压的值，并且通过该解决方案，在正常操作期间由该布置产生最低可能的功率损耗。该目的通过这样的布置来实现，其中对DC链路电容器(1)进行放电的装置是由放电电阻器(6)和可控电阻器(10)的串联电路构成的可控放电装置(7)，并且其中，可控放电装置(7)与DC链路电容器(1)并联布置。路电容器(1)并联布置。路电容器(1)并联布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对DC链路电容器进行放电的布置和方法


[0001]本专利技术涉及用于对DC链路电容器进行放电的布置，其中对DC链路电容器进行放电的装置与DC链路电容器并联布置。
[0002]本专利技术还涉及用于对DC链路电容器进行放电的方法，其中出于安全原因对DC链路电容器进行至少部分地放电。
[0003]特别地，本专利技术涉及用于对车辆中使用的DC链路电容器进行放电的布置，在该车辆中使用大于或等于60伏的范围内的直流电压来操作电气组件。例如对于车辆中使用的逆变器就是这种情况。这样的逆变器也可以在具有所谓的混合动力驱动器的车辆中使用。

技术介绍

[0004]已知的是，逆变器将输入侧直流电压转换成输出侧交流电压，例如电动马达利用该交流电压操作。这允许电动马达的受控操作，该电动马达可以是例如在车辆中的电动制冷剂压缩机中使用的永磁同步马达。
[0005]这样的逆变器的任务在于例如致动或控制车辆的制冷剂压缩机中的电驱动马达，并且以这种方式通过控制马达相电流来确定制冷剂压缩机中的电驱动马达的转速和扭矩两者。
[0006]用于通过逆变器对电驱动器的受控致动的非常普遍的电路布置是所谓的B6桥或B6桥电路。
[0007]B6桥包括三个半桥，每个半桥包括高侧断路器和低侧断路器。在半桥内，高侧断路器的端子直接连接至低侧断路器的端子和逆变器或半桥的输出。经由该输出，由半桥生成的电压被输出至相(X或Y或Z)，例如以操作连接的电动马达。
[0008]在这样的常规电路布置中，所谓的DC链路电容器(也被称为DC链路电容)连接至输入侧直流电压，例如端子或电势HV+和HV
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，并且与逆变器的半桥并联。
[0009]通常，这样的DC链路电容器或DC链路电容包括多个电容器元件或电容器例如薄膜电容器或电解质电容器，所述多个电容器元件或电容器彼此并联连接，以提供具有更高电容值的合成DC链路电容器。如已知的，并联电路中的电容器元件或电容器的电容值相加，并且总共产生合成DC链路电容器的电容值。
[0010]除了电容器元件或电容器的这种并联电路之外，还可以将电容器元件或电容器附加地布置在串联电路中。通过电容器元件或电容器的这样的附加串联电路，总电压可以经由合成DC链路电容器分配至布置在串联电路中的电容器元件或电容器，因此降低了电容器元件或电容器的介电强度要求。下面仅将术语DC链路电容器用于术语电容器元件或电容器。
[0011]例如，安全互锁装置用于具有高电压应用(>60VDC)的电驱动车辆。这样的安全互锁装置的任务在于监视与高电压部件连接的高电压电路的操作状态，并且特别是检查这样的高电压电路的所有插头或插头连接是否被牢固地插入或紧固。
[0012]因此，在电动制冷剂压缩机的高电压电路中，在接通高电压(>60VDC)之前检查插
头或插头连接的牢固紧固。这样的检查既可以针对一个插头或插头连接执行，也可以针对多个插头或多个插头连接执行。如果检测到高电压电路中的连接断开，则必须尽可能快地对DC链路电容器进行放电或至少部分地放电，以防止对健康和生命的危险，例如对维护或修理期间的服务人员的健康和生命的危险。
[0013]例如，出于安全原因，当高电压电源中断时例如当高电压电路中的插头断开或拉出时，有必要对高压逆变器中具有非常高的标称电容值的DC链路电容器进行放电，使得存储在其中的电能不会引起触电或对人的健康产生负面影响。
[0014]为了满足安全要求，通常需要DC链路电容器处的电压降至60VDC或更低的电压。例如，针对DC链路电容器处的这样的电压下降指定的时间取决于客户要求，并且通常在约5秒的范围内。
[0015]根据现有技术的DC链路电容器放电的第一变型包括所谓的主动放电。在这种情况下，例如在车辆中，必须通过为此目的而提供的设备来执行关于高电压电源是否按照规定连接的检查。这意味着例如高电压插头通过其高电压线正确地插入逆变器的对应高电压配合插头连接器中，并且因此导电地连接至该插头连接器以传输高电压。根据现有技术，这通常通过互锁连接或互锁回路来实现。
[0016]如果检测到连接中断，例如通过从高电压匹配插头连接器移除高电压插头，则对应的布置必须确保DC链路电容器的迅速放电。这可以通过被激励的切换装置并以这种方式将放电电阻器并联连接至DC链路电容器来实现，DC链路电容器经由该放电电阻器进行放电。这种主动放电方法的主要缺点在于，用于主动放电的布置及其切换装置需要可靠的控制信号来实现主动放电。此外，必须提供用于主动放电的布置。在无论出于任何原因未检测到互锁中断的情况下，主动放电程序可能会失败，并且设备仍处于不安全状态。例如，这可能发生在用于主动放电的布置与诸如微控制器的中央控制单元之间的通信被中断的情况下，或者在微控制器由于软件错误已经发生或微控制器处的电压例如电源电压发生故障而不工作的情况下。
[0017]一个替选方案在于根据现有技术的所谓的被动放电。在这种情况下，通过与DC链路电容器并联连接的电阻器来实现放电。

技术实现思路

[0018]技术问题
[0019]根据现有技术的被动放电的显著缺点在于与DC链路电容器连续并联布置的放电电阻器的高功率损耗，这在逆变器的所谓正常操作期间，即在连接高电压电源的情况下产生。该功率连续下降，并且因此降低例如高压逆变器的效率，并且致使必须散发的废热。
[0020]主动放电的缺点在于，它需要例如通过所谓的“互锁装置”来监视高电压插头或高电压线，并且需要与例如必须配备有对应外围硬件的微控制器进行关于高电压电路的正确操作的对应通信。此外，非常可靠的软件是必要的。
[0021]因此，需要改进用于对DC链路电容器进行放电的布置和方法。
[0022]问题解决方案
[0023]本专利技术的目的在于指定一种用于对DC链路电容器进行放电的布置和方法，通过该布置和方法，在发生危险或故障的情况下(例如，在高电压电源断开或中断的情况下)将DC
链路电容器在约5秒或更短的指定时间内放电至低于60VDC的电压的值，并且通过该布置和方法，在正常操作期间由该布置产生最低可能的功率损耗。
[0024]该目的通过一种用于对DC链路电容器进行放电的布置来实现，该布置具有根据独立权利要求的权利要求1的特征。从属权利要求中详细说明了进展。
[0025]该目的还通过一种用于对DC链路电容器进行放电的方法来实现，该方法具有根据独立权利要求的权利要求6的特征。从属权利要求中详细说明了进展。
[0026]规定在发生危险的情况下(例如，在高电压电源断开或中断的情况下)用于对DC链路电容器进行被动放电，并且规定可控放电装置与要放电的DC链路电容器并联布置。可控放电装置包括布置在串联电路中的放电电阻器和可控电阻器。例如，可控电阻器被实现为断路器。
[0027]提供了用作断路器的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极晶体管)，其电阻可以通过合适的控制信号来改变。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对DC链路电容器(1)进行放电的布置，其中对所述DC链路电容器(1)进行放电的装置与所述DC链路电容器(1)并联布置，其特征在于，对所述DC链路电容器(1)进行放电的所述装置是由放电电阻器(6)和可控电阻器(10)的串联电路构成的可控放电装置(7)，并且其中，所述可控放电装置(7)与所述DC链路电容器(1)并联布置。2.根据权利要求1所述的布置，其特征在于，所述可控放电装置(7)连接至电压检测控制装置(8)，所述电压检测控制装置(8)监视在所述DC链路电容器(1)处出现的高电压失效。3.根据权利要求1或2所述的布置，其特征在于，所述可控电阻器(10)是MOSFET或IGBT。4.根据权利要求1至3中任一项所述的布置，其特征在于，所述电压检测控制装置(8)至少具有齐纳二极管(11)和第一电阻器(12)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的布置，其特征在于，所述电压检测控制装置(8)具有双稳态切换装置。6.一种用于对DC链路电容器(1)进行放电的方法，其中出于安全原因，对所述DC链路电容器(1)至少部分地放电，其特征在于，与要放电的所述DC链路电容器(1)并联地设置可控放电装置(7)，所述可控放电装置(7)在具有适当存在的高电压的操作期间被控制，使得所述可控放电装置(7)具有高的第一电阻值，并且所述可控放电装置(7)在发生具有所述高电压的失效的故...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚什，
申请(专利权)人：翰昂汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：