【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于控制电机的整流器设备以及一种用于运行该整流器设备的方法。
技术介绍
1、在具有电驱动装置的现代汽车应用中，整流器设备(所谓的逆变器)的或在整流器设备中的能量供给电路也被称为pdn或pdtn(英文：power distribution network，配电网络，或者power distribution network tree，配电网络树)。其中，该配电网络的任务在于，将电流分配到整流器设备的不同负载(像例如传感器、通信电路(例如can收发器、lin收发器))、以及尤其是用于高压侧(hs)开关和低压侧(ls)开关的栅极驱动器电路、以及功能性安全电路或mcu(英文：microcontoller unit，控制器)等。从这个意义上说，整流器设备或逆变器是这样的设备，该设备在内部具有能量供给电路、以及由能量供给电路供电的、包括开关的组件(例如半桥形式)、以及用于连接外部电流源和电机的端子。
2、目前，由于对功能安全的要求，存在两种用于pdn的主电流源。在电动车(ev)中常见的电流源是低压电池(例如12v)，其也被称为kl30电网或低压电网。第二电源可以是具有例如800v或400v额定电压的高压直流电池或高压直流母线(高压电网)。这种高电压或高压系统尤其可以用作用于电的行驶驱动装置(像例如通过逆变器与高压电网相连接的永磁同步电机(pmsm))的电源供电。
3、在发生事故或紧急切断的情况下，整流器设备应该转换到预定义的安全状态中。为了避免中间电路电容器被电机充电(尤其是在使用pmsm的情况下)，
4、本专利技术旨在改进这种构想，以使得在所涉及的组件的供电过程中出现问题时也可靠地实现安全状态。
技术实现思路
1、根据本专利技术提出一种具有独立权利要求的特征的用于控制电机(尤其是在车辆中的)的整流器设备，以及一种具有独立权利要求的特征的用于运行该整流器设备的方法。从属权利要求以及以下描述的主题是有益的设计方案。应强调的是，以下描述的特征和优点同样地适用于整流器设备和用于运行该整流器设备的方法。
2、本专利技术描述了一种在整流器设备中改进供电或电源供电的方案，使得在发生故障情况下，车辆中的整流器设备或电机也可靠地实现安全状态。
3、具体地，整流器设备具有整流器电路、安全控制装置以及用于供应整流器电路和安全控制装置的能量供给电路。
4、众所周知的，逆变器电路或整流器电路用于将电机的交流电压端子与直流电压端子相连接，或用于从直流电压中(尤其是从高压电网或高压支路中)产生用于电机的交流电压。为此，整流器电路具有多个半导体开关，这些半导体开关可以分别根据操控信号打开(不导通)和闭合(导通)。半导体开关可以包括mosfet和igbt，例如氮化镓(gan)或碳化硅(sic)场效应晶体管。
5、在整流器设备中的能量供给电路具有至少三个不同的支路，即高压支路、第一低压支路和第二低压支路。高压支路设定成与高压电网(尤其是在车辆中的)相连接，并且第一低压支路由高压支路通过直流-直流转换器供给，其中，高压电网的额定电压水平高于低压电网的额定电压水平。第二低压支路既不与高压支路电连接也不与第一低压支路电连接，并且设定成与低压电网(尤其是在车辆中的)相连接。高压支路和第二低压支路具有用于与高压电网或低压电网相连接的相应的端子。特别地，这些端子从整流器设备的壳体中被引出。
6、例如，高压电网的额定电压水平(以下也称为高压水平)可以显著高于允许的接触电压，尤其是60v，例如高达几百伏。例如，在目前的电动车中，常常使用400v或800v的高压水平。特别地，低压电网和第二低压支路的额定电压水平可以基本上相同，也就是说，例如彼此最多相差5v的阈值，并且例如可以适应于常用的低压(例如12v或24v)车辆。
7、整流器电路(也就是说其结构元件)和安全控制装置由第一低压支路和第二低压支路供给能量或电流。这提高了功能安全性。
8、在一种设计方案中，整流器电路可以具有多个高压侧半导体开关和多个低压侧半导体开关，以及用于高压侧hs半导体开关的栅极驱动器电路(以下简称为hs栅极驱动器电路)和用于低压侧ls半导体开关的栅极驱动器电路(以下简称为ls栅极驱动器电路)。栅极驱动器电路用于向半导体开关的控制端子(例如mosfet的栅极端子)施加控制信号。
9、在一种设计方案中，hs栅极驱动器电路和ls栅极驱动器电路中的第一栅极驱动器电路由第一低压支路供给能量，并且hs栅极驱动器电路和ls栅极驱动器电路中的第二栅极驱动器电路由第二低压支路供给能量。这意味着，在例如第一低压支路或第二低压支路中的一个存在故障或失效的情况，仍然可以通过主动短路促成安全状态。
10、在至少一种设计方案中，hs和ls栅极驱动器电路可以分别由至少一个偏置电压供给电路(也就是说hs和ls)供给电压，其中，hs和ls偏置电压供给电路中的第一偏置电压供给电路由第一低压支路供给能量，并且hs和ls偏置电压供给电路中的第二偏置电压由第二低压支路供应电路供给能量。
11、安全控制装置设定成，在存在切断情况时，使整流器电路切换到安全状态中。特别地，这可以引起主动短路(确定主动短路的类型(hs/ls)、并且闭合所有hs-开关或闭合所有ls-开关)。特别地，当出现或识别到故障情况时，确定存在切断情况。
12、通过本专利技术，与安全相关的负载不仅可以由第一低压支路还可以由第二低压支路彼此独立地供给，并且由此在高压支路或直流-直流转换器出现问题时也能有电流或能量供给。因此，在直流-直流转换器失灵时，仍然存在第二低压支路的供给。因为第二低压支路由原则上已经具有合适的电压的低压电网供给，所以第二低压支路在电子技术和安全技术方面的设计非常简单。不过，可以规定，例如直流电压转换器将12v(额定电压)的低压转换成稍微更高的值，例如15v至20v，这样更适合为电子组件等供给。
13、根据本专利技术的用于运行根据本专利技术的整流器设备的方法包括，当存在切断情况时，使整流器电路进入安全状态。
14、本专利技术显著提高了整流器设备的功能安全，尤其是在有高压支路的情况下，在人身安全方面具有特别的优势。本专利技术仅需要非常少的常规元件，因此，可非常简单且低成本地实现。
15、在一种设计方案中，直流-直流转换器可选择地是非隔离直流电压转换器，像例如降压转换器(英文：buck converter)、同步转换器、sepic转换器(英文：single endedprimary inductance converter)，转换器、zeta转换器等。在非隔离直流转换器中，输入电网和输出电网之间没有电流隔离。通常可低成本地使用这些转换器。
16、在一种设计方案中，直流-直流转换器也可选择本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于控制电机(500)的整流器设备(100)，
2.根据权利要求1所述的整流器设备(100)，其中，所述安全控制装置(123)具有至少两个供电电路(125、126；126a、126b)，其中，所述至少两个供电电路中的第一个由所述第一低压支路(120)供给能量，并且所述至少两个供电电路中的第二个由所述第二低压支路(130)供给能量。
3.根据权利要求1所述的整流器设备(100)，其中，所述整流器电路(115)具有至少两个供电电路(200、300)，其中，所述至少两个供电电路中的第一供电电路由所述第一低压支路(120)供给能量，并且所述至少两个供电电路中的第二供电电路由所述第二低压支路(130)供给能量。
4.根据权利要求3所述的整流器设备(100)，其中，借助于第二安全隔离电路(32)，所述至少两个供电电路中的第一供电电路与所述第一低压支路(120)是可断开的。
5.根据权利要求3所述的整流器设备(100)，其中，所述整流器电路(115)的至少两个供电电路(200、300)分别具有栅极驱动器电路(210、310)，其中，第一栅
6.根据权利要求5所述的整流器设备(100)，其中，所述整流器电路(115)的至少两个供电电路(200、300)分别具有用于所述栅极驱动器电路(210、310)的偏置电压供给电路(230、330；540、640)，其中，第一偏置电压供给电路(230)由所述第一低压支路(120)供给能量，并且第二偏置电压供给电路(330)由所述第二低压支路(130)供给能量。
7.根据权利要求1所述的整流器设备(100)，其中，借助于第一安全隔离电路(31)，所述直流-直流转换器(10)与所述第一低压支路(120)是可断开的，和/或借助于高压隔离电路(F1)，所述直流-直流转换器(10)与所述高压支路(110)是可断开的。
8.根据权利要求1所述的整流器设备(100)，其中，借助于第三安全隔离电路(33)，所述第二低压支路(130)与外部的能量供应(B+)是可断开的。
9.根据权利要求4或7或8所述的整流器设备(100)，其中，所述安全控制装置(123)设定成，当所述第一安全隔离电路、第二安全隔离电路和第三安全隔离电路(31-33)中的至少一个处于非导通状态中时，确定存在切断情况。
10.根据权利要求4或7或8所述的整流器设备(100)，其中，所述第一安全隔离电路、第二安全隔离电路和第三安全隔离电路(31-33)中的至少一个具有至少一个在输入(404)和输出(405)之间的电子开关(401、402)和控制电路(403)，其中，所述控制电路(403)设定成，根据控制信号打开或闭合所述至少一个电子开关(401、402)。
11.根据权利要求1所述的整流器设备(100)，其中，所述安全控制装置(123)具有用于至少两个安全逻辑电路(123a、123b)，其中，所述至少两个安全逻辑电路中的第一个安全逻辑电路(123a)由或可由所述第一低压支路(120)供给能量，并且所述至少两个安全逻辑电路中的第二个安全逻辑电路(123b)由或可由所述第二低压支路(130)供给能量。
12.一种用于运行根据权利要求1所述的整流器设备(100)的方法，其包括：
13.根据权利要求12所述的方法，
14.根据权利要求12所述的方法，
15.根据权利要求12所述的方法，
16.根据权利要求12所述的方法，其包括：
17.根据权利要求12和权利要求5所述的方法，其包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于控制电机(500)的整流器设备(100)，
2.根据权利要求1所述的整流器设备(100)，其中，所述安全控制装置(123)具有至少两个供电电路(125、126；126a、126b)，其中，所述至少两个供电电路中的第一个由所述第一低压支路(120)供给能量，并且所述至少两个供电电路中的第二个由所述第二低压支路(130)供给能量。
3.根据权利要求1所述的整流器设备(100)，其中，所述整流器电路(115)具有至少两个供电电路(200、300)，其中，所述至少两个供电电路中的第一供电电路由所述第一低压支路(120)供给能量，并且所述至少两个供电电路中的第二供电电路由所述第二低压支路(130)供给能量。
4.根据权利要求3所述的整流器设备(100)，其中，借助于第二安全隔离电路(32)，所述至少两个供电电路中的第一供电电路与所述第一低压支路(120)是可断开的。
5.根据权利要求3所述的整流器设备(100)，其中，所述整流器电路(115)的至少两个供电电路(200、300)分别具有栅极驱动器电路(210、310)，其中，第一栅极驱动器电路(210)由所述第一低压支路(120)供给能量，并且第二栅极驱动器电路(310)由所述第二低压支路(130)供给能量。
6.根据权利要求5所述的整流器设备(100)，其中，所述整流器电路(115)的至少两个供电电路(200、300)分别具有用于所述栅极驱动器电路(210、310)的偏置电压供给电路(230、330；540、640)，其中，第一偏置电压供给电路(230)由所述第一低压支路(120)供给能量，并且第二偏置电压供给电路(330)由所述第二低压支路(130)供给能量。
7.根据权利要求1所述的整流器设备(100)，其中，借助于第一安全隔离电路(31)，所述直流-直流转...
【专利技术属性】
技术研发人员：妮玛·萨达特，穆鲁加佩鲁马尔·德瓦拉贾，奥斯曼·阿卜杜勒哈迪·塔哈，维韦克·拉蒂拉尔·泰勒，
申请(专利权)人：SEG汽车德国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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