DE102022203310A1 - Electrical circuit arrangement for a surge protection system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung für ein Überspannungsschutzsystem für einen bei einem Abschaltvorgang mit einer parasitären Induktivität behafteten Schaltkreis, wobei die elektrische Schaltungsanordnung umfasst: eine erste Schalteinrichtung (14) mit einem ersten Anschluss (4) und einem dritten Anschluss (16), wobei parallel zu der ersten Schalteinrichtung (14) ein erster Varistor (3) angeschlossen ist, und eine zweite Schalteinrichtung (15) mit einem zweiten Anschluss (8) und einem vierten Anschluss (17), wobei parallel zu der zweiten Schalteinrichtung (15) ein zweiter Varistor (7) angeschlossen ist, und der dritte Anschluss (16) der ersten Schalteinrichtung (14) über einen elektrischen Leiter (9) mit dem vierten Anschluss (17) der zweiten Schalteinrichtung (15) verbunden ist.The present invention relates to an electrical circuit arrangement for an overvoltage protection system for a circuit which has a parasitic inductance during a switch-off process, the electrical circuit arrangement comprising: a first switching device (14) with a first connection (4) and a third connection (16), wherein A first varistor (3) is connected parallel to the first switching device (14), and a second switching device (15) with a second connection (8) and a fourth connection (17), with a second one parallel to the second switching device (15). Varistor (7) is connected, and the third connection (16) of the first switching device (14) is connected via an electrical conductor (9) to the fourth connection (17) of the second switching device (15).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung für ein Überspannungsschutzsystem für einen bei einem Abschaltvorgang mit einer parasitären Induktivität behafteten Schaltkreis sowie ein Verfahren zum Betreiben der elektrischen Schaltungsanordnung.The present invention relates to an electrical circuit arrangement for an overvoltage protection system for a circuit which has a parasitic inductance during a switch-off process, and to a method for operating the electrical circuit arrangement.
Im Stand der Technik sind Schutzschaltungen bekannt, welche elektrische Bauteile einer Schalteinrichtung bei einem Abschaltvorgang vor parasitären Induktivitäten schützen. Die induzierte Spannung entsteht durch die Induktivität bei z.B. einem Kurzschluss. Als Schutzschaltung können beispielsweise (TVS-) Dioden verwendet werden. Alternativ ist die Verwendung von Active Clamping oder Avalanche bekannt, wobei MOSFETs im linearen Bereich oder Avalanche betrieben werden, um derart die Wärme in den MOSFETs abzuführen. Des Weiteren ist im Stand der Technik die Verwendung eines R-C-Glieds parallel zum Schalter (Snubber) als Schutzschaltung und das Verfahren „Voltage Overshoot Suppression for SiC MOSFET-Based DC Solid-State Circuit Breaker“ bekannt.Protective circuits are known in the prior art, which protect electrical components of a switching device from parasitic inductances during a switch-off process. The induced voltage is created by the inductance in the event of a short circuit, for example. For example, (TVS) diodes can be used as a protective circuit. Alternatively, the use of active clamping or avalanche is known, whereby MOSFETs are operated in the linear range or avalanche in order to dissipate the heat in the MOSFETs. Furthermore, the use of an R-C element in parallel to the switch (snubber) as a protective circuit and the method “Voltage Overshoot Suppression for SiC MOSFET-Based DC Solid-State Circuit Breaker” are known in the prior art.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung für ein Überspannungsschutzsystem für einen bei einem Abschaltvorgang mit einer parasitären Induktivität behafteten Schaltkreis mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich demgegenüber aus, dass die bei Abschaltvorgängen mit parasitären Induktivitäten behafteter Schaltkreise entstehenden Überspannungen durch die Anordnung von Varistoren, also spannungsabhängigen Widerständen, abgebaut werden, und hierdurch ein kostengünstiger und platzsparender Überspannungsschutz der zu schützenden Schalteinrichtung gewährleistet wird. Durch die Verwendung spannungsabhängiger Widerstände ist zudem eine einfache Anpassung an verschiedene Spannungs- oder Strompegel möglich.The electrical circuit arrangement according to the invention for an overvoltage protection system for a circuit that has a parasitic inductance during a switch-off process with the features of claim 1 is characterized in that the overvoltages that arise during switch-off processes of circuits that have parasitic inductances are caused by the arrangement of varistors, i.e. voltage-dependent resistors, be dismantled, thereby ensuring cost-effective and space-saving overvoltage protection of the switching device to be protected. By using voltage-dependent resistors, easy adjustment to different voltage or current levels is also possible.
Die elektrische Schaltungsanordnung umfasst
- - eine erste Schalteinrichtung mit einem ersten Anschluss und einem dritten Anschluss, wobei
- - parallel zu der ersten Schalteinrichtung ein erster Varistor angeschlossen ist, und
- - eine zweite Schalteinrichtung mit einem zweiten Anschluss und einem vierten Anschluss, wobei
- - parallel zu der zweiten Schalteinrichtung ein zweiter Varistor angeschlossen ist, und
- - die erste Schalteinrichtung mit dem dritten Anschluss über einen elektrischen Leiter mit dem vierten Anschluss der zweiten Schalteinrichtung verbunden ist.
- - a first switching device with a first connection and a third connection, wherein
- - A first varistor is connected in parallel to the first switching device, and
- - a second switching device with a second connection and a fourth connection, wherein
- - A second varistor is connected in parallel to the second switching device, and
- - The first switching device with the third connection is connected to the fourth connection of the second switching device via an electrical conductor.
Ein Varistor/Überspannungsschutz ist insbesondere ein spannungsabhängiger Widerstand. Der Widerstand des Varistors nimmt dabei oberhalb einer vordefinierten Spannung (Schwellenspannung) ab und der angelegte Strom kann durch den Varistor fließen. Derart kann ein Varistor insbesondere die Stromstärke aufnehmen. Induktivitäten im System (beispielsweise durch einen Energiespeicher, elektronische Leitungen, Stromschiene etc.) und der Abschaltstrom definieren hauptsächlich die Energie, die von der Schutzschaltung aufgenommen werden muss: E = ½ *L*I2 , wobei die Pulslänge „tau“ über den Quotienten der Systeminduktivität und den Systemwiderstand berechnet wird:
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann beispielsweise in einem Schaltkreis eines Energiespeichers (Akkumulator, Batterie oder in Verbindung mit einem Energiespeicher) genutzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einem Schaltkreis eines elektrischen Systems genutzt werden. Der erste Anschluss kann vorzugsweise einen ersten Energiespeicher mit der ersten Schalteinrichtung verbinden. Die erste Schalteinrichtung kann zusätzlich oder alternativ mit einem ersten System verbunden sein. Zwischen dem ersten System und der ersten Schalteinrichtung kann zusätzlich ein fünfter Schalter, insbesondere ein Halbleiterschalter, angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Anschluss den ersten Energiespeicher mit der zweiten Schalteinrichtung verbinden. Die zweite Schalteinrichtung kann zusätzlich oder alternativ mit dem ersten System verbunden sein. Zwischen dem ersten System und der zweiten Schalteinrichtung kann zusätzlich ein sechster Schalter, insbesondere ein Halbleiterschalter, angeordnet sein. Die Schaltungsanordnung führt vorzugsweise dazu, dass die Energie parasitärer Induktivitäten bei einem Abschaltvorgang (Kurzschluss) über den ersten Varistor und nicht über die erste Schalteinrichtung bzw. über den zweiten Varistor und nicht über die zweite Schalteinrichtung abgeleitet werden.The circuit arrangement according to the invention can be used, for example, in a circuit of an energy storage device (accumulator, battery or in conjunction with an energy storage device). Additionally or alternatively, the circuit arrangement according to the invention can be used in a circuit of an electrical system. The first connection can preferably connect a first energy storage device to the first switching device. The first switching device can additionally or alternatively be connected to a first system. A fifth switch, in particular a semiconductor switch, can additionally be arranged between the first system and the first switching device. Additionally or alternatively, the second connection can connect the first energy storage device to the second switching device. The second switching device can additionally or alternatively be connected to the first system. A sixth switch, in particular a semiconductor switch, can additionally be arranged between the first system and the second switching device. The circuit arrangement preferably results in the energy of parasitic inductances being dissipated via the first varistor and not via the first switching device or via the second varistor and not via the second switching device during a switch-off process (short circuit).
Zusätzlich oder alternativ kann die Schalteinrichtung weitere Varistoren umfassen, welche parallel zum ersten Varistor bzw. zum zweiten Varistor angeordnet sind. Die Auswahl der Anzahl der weiteren Varistoren, welche parallel zu der zu schützenden Schalteinrichtung angeordnet sind, sollte vorzugsweise unter Berücksichtigung der Schaltungsanforderungen sowie der Stromstärke erfolgen. Die Integration weiterer, parallel geschalteter Varistoren führt zu einer Reduktion der Klemmspannung.Additionally or alternatively, the switching device can comprise further varistors, which are arranged parallel to the first varistor or to the second varistor. The selection of the number of additional varistors, which are arranged in parallel to the switching device to be protected, should preferably take into account the circuit requirements and the current strength. The integration of additional varistors connected in parallel leads to a reduction in the clamping voltage.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist insbesondere für den Schutz von elektrischen Bauteilen fehlerbehafteter Schaltungen bei Abschaltvorgängen (z.B. Kurzschluss) geeignet. Die Schaltungsanordnung ist insbesondere auch für einen Einsatz bei sehr hohen Abschaltenergieimpulsen (beispielsweise mehrere hundert Joule) geeignet. Die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung kann zudem durch eine Anpassung der Dimensionierung des ersten Varistors bzw. des zweiten Varistors einfach für die jeweilige Nutzung in einem Schaltkreis unter besonderer Berücksichtigung der zu schützenden elektrischen Bauteile angepasst werden. Mittels einer geeigneten Dimensionierung können beispielsweise auch Schalteinrichtungen in Schaltungen für hohe Spannungen (bspw. bis zu 1000V oder mehr) geschützt werden. Vorteilig ist, dass die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung keine Freilaufdioden benötigt, da der Überspannungsschutz direkt mit sensiblen Halbleitern verbunden ist und bidirektional arbeitet. Die elektrische Schaltungsanordnung ist dabei mit Soft-Turn-Off und/oder einem kleinen Kondensator kombinierbar, um Spannungsspitzen zu reduzieren, welche durch Streuinduktivitäten in der Schutzschaltung und/oder in der Nähe eines Halbleiters (z.B. Drain-Streuinduktivität oder parasitäre Stromschieneninduktivität) auftreten, wobei der Kondensator (C) im Vergleich zu einer Schaltungsanordnung, die ausschließlich einen Snubber umfasst, sehr viel kleiner dimensioniert sein kann, insbesondere kleiner 1 µF, wobei die Kapazität des Kondensators von den parasitären Induktivität (Lpar) abhängt. Wenn
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung ein redundantes System, da nach dem Öffnen der Halbleiter kein Reststrom durch die Schutzschaltung fließt, da in der ersten Schalteinrichtung und in der zweiten Schalteinrichtung jeweils gleiche Schalter verwendet werden können. Hierdurch führt ein einzelner Fehler nicht zu einem sicherheitskritischen Ausfall des angeschlossenen Systems. Vorteilhaft ist zudem, dass der Reststrom der Varistoren im realen Kurzschlussfall aufgrund des Spannungseinbruchs der Batterie während und nach dem Kurzschluss geringer ist. Die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung kann auch für Anwendungen mit geringer Leistung (z.B. 48 V), in welchen üblicherweise TVS-Dioden (Suppressordioden, Transient Voltage Suppressorund) und/oder der Avalanche-Effekt der Halbleiterschalter verwendet werden, genutzt werden und entfalten ihre Vorteile insbesondere wenn die Induktivitäten sehr hoch sind.In addition, the electrical circuit arrangement according to the invention is a redundant system, since no residual current flows through the protective circuit after the semiconductors have been opened, since the same switches can be used in the first switching device and in the second switching device. This means that a single error does not lead to a safety-critical failure of the connected system. It is also advantageous that the residual current of the varistors is lower in the event of a real short circuit due to the voltage drop in the battery during and after the short circuit. The electrical circuit arrangement according to the invention can also be used for applications with low power (e.g. 48 V), in which TVS diodes (transient voltage suppressor and) and/or the avalanche effect of the semiconductor switches are usually used, and develop its advantages in particular when the inductances are very high.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.
Bevorzugt umfasst die erste Schalteinrichtung zumindest einen ersten Schalter, insbesondere einen Schalter mit einem Halbleiter oder mehreren parallelen Halbleitern. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Schalteinrichtung einen zweiten Schalter umfassen, insbesondere einen Schalter mit einem Halbleiter oder mehreren parallel geschalteten Halbleitern. Der erste Schalter und der zweite Schalter sind bevorzugt in Reihe geschaltet. Der erste Schalter kann eine erste Sperrrichtung aufweisen und der zweite Schalter kann eine zweite Sperrrichtung aufweisen, wobei die zweite Sperrrichtung bevorzugt entgegen der ersten Sperrrichtung orientiert ist. Die zweite Schalteinrichtung umfasst bevorzugt zumindest einen dritten Schalter, insbesondere einen Schalter mit einem Halbleiter oder mehreren parallel geschalteten Halbleitern. Zusätzlich oder alternativ umfasst die zweite Schalteinrichtung einen vierten Schalter, insbesondere einen Schalter mit einem Halbleiter oder mehreren parallel geschalteten Halbleitern. Der dritte Schalter und der vierte Schalter sind bevorzugt in Reihe geschaltet. Der dritte Schalter weist bevorzugt eine dritte Sperrrichtung auf und der vierte Schalter weist bevorzugt eine vierte Sperrrichtung auf, wobei die dritte Sperrrichtung bevorzugt entgegen der vierten Sperrrichtung orientiert ist. Der erste Schalter und/oder der zweite Schalter und/oder der dritte Schalter und/oder der vierte Schalter können vorzugsweise als Transistor, vorzugsweise Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate (IGFET), insbesondere Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (englisch metal-oxidesemiconductor field-effect transistor, MOSFET auch MOS-FET, selten MOST) ausgestaltet sein. Ein Soft-Turn-Off (STO) kann integriert werden indem z.B. der Gate-Widerstand der MOSFETs erhöht wird. Die maximale Klemmspannung verkleinert sich, wenn durch den STO die MOSFETs langsamer geöffnet werden. Zusätzlich oder alternativ kann der STO mit beschleunigtem Spannungsabfall auf z.B. 9V integriert werden (Two-Level-Turn-Off).The first switching device preferably comprises at least a first switch, in particular a switch with a semiconductor or a plurality of parallel semiconductors. Additionally or alternatively, the first can Switching device includes a second switch, in particular a switch with a semiconductor or several semiconductors connected in parallel. The first switch and the second switch are preferably connected in series. The first switch can have a first blocking direction and the second switch can have a second blocking direction, the second blocking direction preferably being oriented opposite to the first blocking direction. The second switching device preferably comprises at least one third switch, in particular a switch with a semiconductor or several semiconductors connected in parallel. Additionally or alternatively, the second switching device comprises a fourth switch, in particular a switch with a semiconductor or several semiconductors connected in parallel. The third switch and the fourth switch are preferably connected in series. The third switch preferably has a third blocking direction and the fourth switch preferably has a fourth blocking direction, the third blocking direction preferably being oriented opposite to the fourth blocking direction. The first switch and/or the second switch and/or the third switch and/or the fourth switch can preferably be a transistor, preferably a field effect transistor with an insulated gate (IGFET), in particular a metal-oxide semiconductor field effect transistor (English metal-oxide semiconductor field-effect transistor). effect transistor, MOSFET also MOS-FET, rarely MOST). A soft turn-off (STO) can be integrated by, for example, increasing the gate resistance of the MOSFETs. The maximum clamping voltage decreases if the MOSFETs are opened more slowly due to the STO. Additionally or alternatively, the STO can be integrated with accelerated voltage drop to, for example, 9V (two-level turn-off).
Der erste Schalter kann beispielsweise ein erster MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) sein oder diesen umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Schalter ein zweiter MOSFET und/oder der dritte Schalter ein dritter MOSFET und/oder der vierte Schalter ein vierter MOSFET sein.The first switch can be, for example, or include a first MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor). Additionally or alternatively, the second switch can be a second MOSFET and/or the third switch can be a third MOSFET and/or the fourth switch can be a fourth MOSFET.
Der erste Varistor und/oder der zweite Varistor sind vorzugsweise Metall-Oxid-Varistoren (MOV).The first varistor and/or the second varistor are preferably metal oxide varistors (MOV).
Parallel zum ersten Überspannungsschutz kann ein erster Snubber (Boucherot-Glied, RC-Löschkombination, RC-Funkenlöschkombination, RC-Löschglied) angeschlossen sein. Zusätzlich oder alternativ kann parallel zum zweiten Überspannungsschutz ein zweiter Snubber angeschlossen sein. Ein Snubber ist insbesondere eine elektrische Schaltung, welche zur Neutralisation von unerwünschten Hochfrequenzen oder Spannungsspitzen eingerichtet ist.A first snubber (Boucherot element, RC extinguishing combination, RC spark extinguishing combination, RC extinguishing element) can be connected in parallel to the first overvoltage protection. Additionally or alternatively, a second snubber can be connected in parallel to the second overvoltage protection. A snubber is in particular an electrical circuit that is set up to neutralize unwanted high frequencies or voltage peaks.
Die elektrische Schaltungsanordnung kann an eine Energieversorgung angeschlossen sein. Zur Verbindung der elektrischen Schaltungsanordnung mit der Energieversorgung kann die elektrische Schaltungsanordnung mit einer ersten Klemme und einer zweiten Klemme für eine Energieversorgung ausgerüstet sein. Die Spannung der Energieversorgung beträgt vorzugsweise zwischen 48 V und 1kV. Die Stromstärke der Energieversorgung liegt vorzugsweise zwischen 10A und 3kA. Die durch die Energieversorgung eingetragene Induktivität liegt insbesondere zwischen 2 und 50 pH. Die Energieversorgung kann beispielsweise ein Energiespeicher, insbesondere eine Batterie (und/oder ein Akkumulator) sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Energieversorgung ein Energienetz, insbesondere 230 V-Netz, sein.The electrical circuit arrangement can be connected to a power supply. To connect the electrical circuit arrangement to the power supply, the electrical circuit arrangement can be equipped with a first terminal and a second terminal for a power supply. The voltage of the power supply is preferably between 48 V and 1kV. The current strength of the power supply is preferably between 10A and 3kA. The inductance introduced by the energy supply is in particular between 2 and 50 pH. The energy supply can be, for example, an energy storage device, in particular a battery (and/or an accumulator). Additionally or alternatively, the energy supply can be an energy network, in particular a 230 V network.
Der erste Überspannungsschutz weist vorzugsweise eine vordefinierte erste Schwellenspannung auf. Wird die Schwellenspannung erreicht, leitet der Varistor bevorzugt einen geringen Strom. Die vordefinierte erste Schwellenspannung ist vorzugsweise niedriger als die erste Durchbruchspannungsschwelle der ersten Schalteinrichtung, insbesondere aber niedriger als die Maximalspannung der Batterie. Gleiches gilt für den zweiten Überspannungsschutz, welcher vorzugsweise eine vordefinierte zweite Schwellenspannung aufweist, welche niedriger als die zweite Durchbruchsspannungsschwelle der zweiten Schalteinrichtung ist, insbesondere aber niedriger als die Maximalspannung der Batterie. Bei der Dimensionierung ist insbesondere zu berücksichtigen, dass die maximalen Klemmanforderungen (meist niedriger als die Durchbruchspannungsschwelle der Schalteinrichtung) bei maximalem Strom (meist Kurzschlussstrom) erfüllt werden.The first overvoltage protection preferably has a predefined first threshold voltage. If the threshold voltage is reached, the varistor preferably conducts a small current. The predefined first threshold voltage is preferably lower than the first breakdown voltage threshold of the first switching device, but in particular lower than the maximum voltage of the battery. The same applies to the second overvoltage protection, which preferably has a predefined second threshold voltage which is lower than the second breakdown voltage threshold of the second switching device, but in particular lower than the maximum voltage of the battery. When dimensioning, it is particularly important to take into account that the maximum clamping requirements (usually lower than the breakdown voltage threshold of the switching device) are met at maximum current (usually short-circuit current).
Die Berechnung des maximalen Kurzschlussstroms kann mit folgender Formel erfolgen:
Darin bedeuten IBAT,max = maximaler Batteriestrom; tprop(SCD) = Verzögerung & Entprellung bis Kurzschluss von der Hardware-Schaltung erkannt wird, tSTO(Begrenzung) = Zeit bis Halbleiterschalter den Strom begrenzt, VBAT = Batteriespannung im Kurzschlussfall, LBAT = Systeminduktivität.Therein I mean BAT,max = maximum battery current; t prop(SCD) = delay & debounce until short circuit is detected by the hardware circuit, t STO(limitation) = time until semiconductor switch limits the current, V BAT = battery voltage in the event of a short circuit, L BAT = system inductance.
Die Dimensionierung sollte sich vorzugsweise an dem auftretenden Reststrom orientieren. Der Reststrom beträgt zumeist weniger als einige pA, da die Spannung zwischen der ersten Schalteinrichtung (HSS) und der zweiten Schalteinrichtung (LSS) aufgeteilt wird:
Da die Varistoren im Falle eines Doppelfehlers, der insbesondere z.B. einen Kurzschluss und eine starke Alterung in einem der Überspannungsschutzsysteme umfassen kann und/oder der z.B. einen Kurzschluss in der ersten Schalteinrichtung und/oder einen Kurzschluss in der zweiten Schalteinrichtung umfassen kann, einen größeren Reststrom über eine Zeitspanne standhalten müssen, sollten die Varistoren für einen größeren Reststrom, z.B. von 10 A, ausgelegt sein. Ein zusätzliches (optionales) Relais und/oder ein zusätzlicher Schalter öffnet aufgrund der Hardware/Software-Steuerung erst nach ca. 5ms bis 50ms.Since the varistors have a larger residual current in the event of a double fault, which in particular can include, for example, a short circuit and severe aging in one of the overvoltage protection systems and/or which can include, for example, a short circuit in the first switching device and/or a short circuit in the second switching device have to withstand a period of time, the varistors should be designed for a larger residual current, e.g. 10 A. An additional (optional) relay and/or an additional switch only opens after approx. 5ms to 50ms due to the hardware/software control.
Der maximale Reststrom kann über die Spannungs-Strom-Kennlinie im Datenblatt des Varistors in Erfahrung gebracht werden, indem der Stromwert bei der maximal auftretenden Batteriespannung betrachtet wird. Hierbei sollte die Toleranz (Spread z.B. ±5%, 8%, 10%) des Varistors mitberücksichtigt werden.The maximum residual current can be found using the voltage-current characteristic curve in the varistor data sheet by looking at the current value at the maximum battery voltage. The tolerance (spread e.g. ±5%, 8%, 10%) of the varistor should also be taken into account.
Darüber hinaus sollte bei der Dimensionierung der Varistoren die maximale Reststromstärke bei eingeschwungener Spannung und geöffneter erster Schalteinrichtung und/oder geöffneter zweiter Schalteinrichtung beachtet werden, wobei durch die Varistoren hier ein Reststrom fließen darf. Der Varistor ist daher so dimensioniert, dass die Schwellenspannung des Varistors unter der Maximalspannung der Batterie liegt. Damit werden die Spannungsspitzen beim Abschalten verkleinert. Der damit entstehende Reststrom wird mit dem Öffnen eines zweiten und/ oder dritten Schalters unterbunden. Besonders bevorzugte Dimensionierungen sind z.B. 400V: 250-MOV; 450V: 275-MOV; 800V: 460-MOV; 900V: 510-MOV.In addition, when dimensioning the varistors, the maximum residual current should be taken into account when the voltage is steady and the first switching device and/or the second switching device is open, whereby a residual current may flow through the varistors. The varistor is therefore dimensioned such that the threshold voltage of the varistor is below the maximum voltage of the battery. This reduces the voltage peaks when switching off. The resulting residual current is stopped by opening a second and/or third switch. Particularly preferred dimensions are, for example, 400V: 250-MOV; 450V: 275-MOV; 800V: 460-MOV; 900V: 510-MOV.
Die Elemente der elektronischen Schaltungsanordnung sind vorzugsweise auf einer Leiterplatte (Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung; Englisch: printed circuit board, PCB) aufgebracht. Die Leiterplatte ist mit anderen Worten Träger der elektronischen Bauteile und dient der mechanischen Befestigung sowie der elektrischen Verbindung der Elemente.The elements of the electronic circuit arrangement are preferably applied to a printed circuit board (printed circuit board, PCB). In other words, the circuit board is the carrier of the electronic components and is used for mechanical fastening and electrical connection of the elements.
Die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung kann beispielsweise in einem Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug, Plug-In-Hybridfahrzeug, Luftfahrzeug, Pedelec oder E-Bike, für portable Einrichtungen zur Telekommunikation oder Datenverarbeitung, für elektrische Handwerkzeuge oder Küchenmaschinen, sowie in stationären Speichern zur Speicherung insbesondere regenerativ gewonnener elektrischer Energie angeordnet sein. Zudem kann die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung insbesondere in einer elektronische Batterie-Trenneinrichtung für HV-Systeme in der Elektromobilität und/oder in DC-(Micro-)Grids und/oder DC-Ladesäulen angeordnet sein. Die Schaltungsanordnung kann zudem beispielsweise in AC- Anwendungen angeordnet sein.The electrical circuit arrangement according to the invention can be used, for example, in an electric vehicle, hybrid vehicle, plug-in hybrid vehicle, aircraft, pedelec or e-bike, for portable devices for telecommunications or data processing, for electric hand tools or kitchen machines, as well as in stationary storage for storing, in particular, regeneratively generated electrical Energy can be arranged. In addition, the electrical circuit arrangement according to the invention can be arranged in particular in an electronic battery separation device for HV systems in electromobility and/or in DC (micro) grids and/or DC charging stations. The circuit arrangement can also be arranged, for example, in AC applications.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug und/oder Plug-In-Hybridfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Vorrichtung für ein Überspannungsschutzsystem für einen bei einem Abschaltvorgang mit einer parasitären Induktivität behafteten Schaltkreis gemäß dem erstgenannten Erfindungsaspekt aufweist. Die Vorrichtung kann dauerhaft und insbesondere verteilt am Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug und/oder Plug-In-Hybridfahrzeug angeordnet sein. Auf diese Weise ergeben sich auch für das Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug und/oder Plug-In-Hybridfahrzeug die Merkmale, Merkmalskombinationen und Vorteile in entsprechender Weise.According to a second aspect of the present invention, an electric vehicle, hybrid vehicle and / or plug-in hybrid vehicle is proposed, which has a device for an overvoltage protection system for a circuit that has a parasitic inductance during a switch-off process according to the first-mentioned aspect of the invention. The device can be arranged permanently and in particular distributed on the electric vehicle, hybrid vehicle and/or plug-in hybrid vehicle. In this way, the features, combinations of features and advantages also arise in a corresponding manner for the electric vehicle, hybrid vehicle and/or plug-in hybrid vehicle.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung für ein Überspannungsschutzsystem für einen bei einem Abschaltvorgang mit einer parasitären Induktivität behafteten Schaltkreis.
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1 an electrical circuit arrangement according to the invention for an overvoltage protection system for a circuit that has a parasitic inductance during a switch-off process.
Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Alternativ und nicht in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102016011815 B3 [0003]DE 102016011815 B3 [0003]
- DE 1811642 B2 [0004]DE 1811642 B2 [0004]
- DE 2753171 [0005]DE 2753171 [0005]
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