本发明专利技术涉及一种机动车，该机动车具有他励同步电机、为他励同步电机分派的用于给励磁绕组供电的励磁电路以及连接到高压电网的、尤其包括分派给同步电机的转换器的电力电子装置，该电力电子装置具有至少一个高压电网侧的电容器，尤其是中间电路电容器(19)和/或抗干扰电容器，励磁电路(4)在放电路径(34)中具有至少一个半导体开关(31、33)，该放电路径与高压电网(5)的接头(20)连接并且不包括励磁绕组(24)，机动车(1)还包括驱动励磁电路(4)的控制装置(10)，该控制装置设计用于通过闭合放电路径(34)的所述至少一个半导体开关(31、33)来对所述至少一个电容器进行主动放电。所述至少一个电容器进行主动放电。所述至少一个电容器进行主动放电。
【技术实现步骤摘要】
具有他励同步电机的机动车和高压电网中电容器主动放电的方法
[0001]本专利技术涉及一种机动车，其具有他励同步电机、为他励同步电机分派的用于给励磁绕组供电的励磁电路和连接到高压电网的、尤其包括与同步电机相关联的转换器的电力电子装置，该电力电子装置具有至少一个高压电网侧的电容器，尤其是中间电路电容器和/或抗干扰电容器。此外，本专利技术涉及一种对这种机动车中的至少一个电容器进行主动放电的方法。
技术介绍
[0002]在混合动力车辆和纯电动车辆中使用电机，电机与相应的电力电子装置或电力电子部件相关联，该电力电子装置或电力电子部件连接到车辆侧的高压车载电网(以下简称为高压电网)。电力电子装置例如可以包括动力设备转换器、高压直流变压器、车载充电器、电动空调压缩机和/或电加热器，其连接到高压电网。高压电网的运行电压通常大于200V，并且例如可以在350伏到860伏的范围内。
[0003]许多这样的高压部件、即电力电子装置可以在连接至高压电网的一侧被分派有电容器、尤其是中间电路电容器和/或抗干扰电容器、例如X级的抗干扰电容器。出于使用安全和功能安全的原因，这种电容器通常被分派有用于主动放电的电路，电容器例如在故障情况下应当通过该电路快速放电。
[0004]在现有技术中已知的放电电路通常由半导体开关元件、例如IGBT或MOSFET和欧姆负载、即放电电阻构成，在主动放电期间，能量通过该放电电阻被转换为热。对于主动放电存在相应的放电要求、例如规定的放电时间和/或规定的最低电压水平。
[0005]在此，在现有技术中已知了通过放电电路实现主动放电的多种可能性。其问题是，由于中间电路电压高或电容器上的一般电压高以及所需的放电功率高，放电电阻必须设计得非常大，尤其是巨大。由于高的热负载导致的巨大设计，导致结构空间密集的大放电电阻，其必须单独安装在机动车内，例如安装在容纳电力电子装置的壳体内。例如建议，在这种壳体中螺纹连接水泥电阻。
[0006]作为巨大的、结构空间密集的放电电阻的替代方案还建议，使用多个抗脉冲的SMD厚膜电阻进行主动放电。然而，这些SMD厚膜电阻是非常昂贵的，并且由于它们的数量而在电路板上需要相当大的面积。当用于主动放电时，对电路板中或电路板上造成大量的热输入。
[0007]总之，在现有技术中使用放电电路来主动放电，放电电路利用分立的结构元件，例如在常规的电路板上实现。放电电路的构件的冷却在此通过具有环境温度的空气的自由对流、尤其在容纳电力电子装置的壳体内部进行。
[0008]在功能安全性方面还必须确保，主动放电可以一次紧接着一次地发生多次，因此电能可以连续多次转换为热。这对放电电路的鲁棒性和使用寿命提出了附加的高要求。总之，对放电电路的热设计，尤其对放电电阻提出了极高的要求。在此，甚至可能需要使用多
个放电电阻。因此存在多个缺点。
[0009]因此，例如在放电电阻、组装和连接技术、放电电阻的连接、用于监控放电电阻所需的附加温度测量方面，并且也由于冷却连接差而导致的放电电路所需尺寸过大，在现有技术中存在较高的材料成本耗费。在放电电路方面的开发成本和开发耗费是非常高的，因为在电路板上和/或在容纳电力电子装置的壳体内存在放电电阻的集成耗费。放电电路必须设计有相应的热质量，并且可能需要附加的过滤器和用于温度测量的抗干扰措施。最后，尤其由于热负载而使放电电路或放电电阻的鲁棒性较差。
[0010]DE 10 2014 202 717 B3公开了一种用于确定中间电路电容器的容量的系统和用于驱动变换器的方法，其中，为了测量容量而建议，通过变换器的半导体开关在线性或主动运行中至少部分给中间电路电容器(其给变换器提供直流电压)放电，从而可以与中间电路电容器处的电压损耗相关联地设置半导体开关的升温。借助热模型来推断在放电期间转换的热能。
[0011]CN 107196546 A公开了一种电机控制器的主动放电系统。在此建议，使分派给中间电路电容器的转换器中的半导体开关在线性范围内运行，从而使得这些半导体开关可以提供放电电阻。
[0012]US 2019/0320549A1公开了一种用于电动车辆的电源的变换器模块。在此，变换器壳体装置可以具有用于主动放电的电路板，该电路板包括主动放电电路。
技术实现思路
[0013]因此，本专利技术的目的是，提供一种对机动车中的电容器、尤其是中间电路电容器进行放电可行方案，该方案成本低、耗费低、复杂度低并易于实现。
[0014]为了实现该目的，根据本专利技术，对于上述类型的机动车规定，励磁电路在放电路径中具有至少一个半导体开关，该放电路径与高压电网的接头连接并且不包括励磁绕组，其中，该控制装置设计用于通过闭合放电路径的所述至少一个半导体开关来对所述至少一个电容器进行主动放电。
[0015]因此，本专利技术利用的是，由于使用他励同步电机，还存在励磁电路，该励磁电路可以用于集成地实现主动放电。为此，励磁电路设计为，使得存在在励磁绕组外部延伸的、即桥接/跨接励磁绕组的放电路径，一旦所述至少一个半导体开关全部闭合，那么该放电路径通过放电路径的所述至少一个半导体开关建立高压电网到励磁电路的接头之间的导电连接。通过由放电路径提供的这种导电连接，可以进行所有设置在高压电网侧的电容器、尤其是中间电路电容器和/或抗干扰电容器的放电。在控制装置中存在示出需要主动放电的信号的情况下，控制装置可以驱动放电路径的至少一个半导体开关闭合，并且因此能够实现通过放电路径的放电。每当这在使用安全和功能安全方面是适宜的时，可以设置主动放电。例如，当在机动车上进行工作时，当发生事故和/或存在任何其他的故障情况，尤其是关于高压电网和与其连接的高压部件的故障情况时，可以进行这种放电。相应的情况和信号在在现有技术中此前使用的放电电路方面在很大程度上是已知的。
[0016]为此，现有的拓扑结构仅须稍微被修改，例如以至少一个另外的半导体开关来扩展。通过修改励磁电路，为此可以省略常规的、在现有技术中已知的放电电路，其例如实现为转换器部件的一部分。在组装和连接技术方面不需要附加的耗费，因为总归存在的励磁
电路可以集成地实施附加功能。对设计进行优化，并且显著减小整个系统。此外还改进主动放电的鲁棒性。在此，如上所述，集成的基础是他励同步电机的应用，他励同步电机针对励磁功率需要励磁电路。换言之，“主动放电”电路部分由励磁电路(其例如可以作为励磁功率模块提供)形成，并且至少一个电容器、尤其是中间电路电容器可以例如在故障情况下通过放电路径主动放电，该放电路径例如可以在励磁电路中形成新的相支路。由此不再需要分立的放电电路。
[0017]在此可以特别有利地规定，通过使所述至少一个半导体开关中的至少一个在线性范围内运行来提供放电电阻的至少一部分。因此可想到的是，放电路径的所述至少一个半导体开关中的至少一个中不是完全闭合，而是被控制装置用于线性运行，在线性运行中，该半导体开关具有特定的欧姆电阻，该欧姆电阻可用作放电电阻。通过使用放电路径的所述至少一个半导体开关中的至少一个作为电阻，尤其是在“电流控本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机动车(1)，该机动车具有他励同步电机(2)、为他励同步电机(2)分派的用于给励磁绕组(24)供电的励磁电路(4)以及连接到高压电网(5)的、尤其包括分派给同步电机(2)的转换器(8)的电力电子装置(7)，该电力电子装置具有至少一个高压电网侧的电容器，尤其是中间电路电容器(19)和/或抗干扰电容器，其特征在于，励磁电路(4)在放电路径(34)中具有至少一个半导体开关(31、33)，该放电路径与高压电网(5)的接头(20)连接并且不包括励磁绕组(24)，其中，机动车(1)还包括驱动励磁电路(4)的控制装置(10)，该控制装置设计用于通过闭合放电路径(34)的所述至少一个半导体开关(31、33)来对所述至少一个电容器进行主动放电。2.根据权利要求1所述的机动车(1)，其特征在于，控制装置(10)在主动放电时设计用于至少短时地以脉宽调制的方式驱动放电路径(34)的所述至少一个半导体开关中的至少一个(31)，和/或控制装置在主动放电时设计用于使放电路径(34)的所述至少一个半导体开关(31、33)中的至少一个在线性范围内运行。3.根据权利要求2所述的机动车(1)，其特征在于，控制装置(10)设计用于，根据待放电的电压的大小和/或放电路径(34)的所述至少一个半导体开关(31、33)中的至少一个的通过测量单元测量的温度来调节脉宽调制的占空比。4.根据前述权利要求中任一项所述的机动车(1)，其特征在于，励磁电路(4)具有形成至少一个半桥的桥电路(25)，该桥电路具有四个支路(26、27、28、29)，所述支路分别使励磁绕组(4)的连接点(21)与高压电网(5)的接头(20)相连接，所述支路分别包括续流二极管(30)，其中，所述至少一个放电路径(34)包括两个与高压电网(5)的接头(20)相连接的、具有桥接相应的续流二极管(30)的半导体开关(31、33)的支路(27、29...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：
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