CN101971449A - 用于高压电网的放电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于使电网或者电容性部件放电的装置,该装置包括可开关的电阻(2)。如果可开关的电阻(2)包括PTC电阻(R1)和开关(T1),该开关(T1)的控制端子(G)由电源电压馈给,则放电电路损耗特别低并且可靠地工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于使电网或者电部件放电的装置。
背景技术
在混合动力车辆或者带有电力驱动装置的车辆中通常采用可以为数百伏特的电压。大于60V的电压在此被称作“高压”。出于人员安全的原因,高压车载电源必须是可切断的并且可被放电。为此目的,公知的高压车载电源包括有源的或者无源的放电装置。一种公知的无源放电装置包含与蓄能器、诸如电容器并联连接的电阻。在工作时,电容器不断地通过电阻来放电。在此,电阻造成持久的可以为10W以及更大的损耗功率。此外,放电电阻由于高的持久的损耗功率而通常必须被安装在冷却体上。
一种公知的有源放电装置通常包括可开关的电阻,该可开关的电阻可以借助开关来接通和关断。在正常工作时,电阻被关断并且一经请求就借助控制设备来自动接通。该电阻由此必须只根据要放电的能量而不是根据持久损耗功率来设计。如果控制设备故障,则发生该开关不及时地或者根本不被操作。车载电源在这种情况下未被放电,使得存在触电的危险。另一危险在于:用于进行供电的电网或用于电池的主开关错误地不打开并且放电电阻由此可被损坏。
发明内容
因而,本发明的任务是提出一种用于高压电网的放电电路,该放电电路以较高的可靠性工作、产生更少的损耗热并且此外本质上是安全的(eigengesichert)。
该任务根据本发明通过在权利要求1中说明的特征来解决。本发明的其它扩展方案由从属权利要求得到。
本发明的主要方面在于:利用PTC电阻实现放电电路,并且借助开关激活或停用PTC电阻,该开关的控制端子(直接地或者间接地)由电源电压馈给。开关和PTC电阻在此以热学方式耦合并且用作受控的电流宿(Stromsenke)。只要开关已接通,PTC电阻就被晶体管加热并且提高其电阻。由此,晶体管的控制电压改变,使得通过晶体管和PTC电阻的放电电流降低。通过由要放电的电网对开关的供电,放电电路的功能(与控制设备无关地)在任何情况下都被保证。
可开关的电阻优选地与要放电的部件(诸如电容器)并联连接。根据本发明的优选的实施形式,为每个电容性部件都设置单独的放电电路、即自己的PTC电阻。PTC电阻在这种情况下只须将存储在电容性元件中的能量转换成热。可替换地,利用一个放电电路也可以使多个电容器或电容性部件放电。同时,如果例如用于电源网络/电池的主开关不曾被打开,则该电路本质上是安全的。
开关优选地包括晶体管,诸如包括MOS晶体管。
在开关的控制端子(例如栅极)上优选地连接有第二开关,借助该第二开关可激活或停用第一开关。第二开关优选地被连接在第一开关的控制端子与参考电势(例如地)之间。第一开关的控制端子因此可以选择性地被接到参考电势或者电源电压或由此导出的电压。
第一开关的控制端子优选地通过电阻与电网电势连接。该电阻优选地具有数百千欧姆的欧姆电阻。
根据本发明的具体实施形式,齐纳二极管被连接在第一开关的控制端子上。齐纳二极管优选地与第二开关并联地被布置并且用于为电流调节装置提供恒定的电压。
根据本发明的放电电路优选地也包括控制单元、诸如控制设备,该控制单元与第二开关的控制端子连接并且激励该第二开关。在正常工作时,第二开关优选地导通(leitend)。第一开关因此是高欧姆的并且没有电流流经PTC电阻。在放电请求的情况下,第二开关被打开并且因此第一开关闭合。电网或部件因此通过PTC电阻来放电。
放电过程优选地在动作“车辆点燃AUS”之后、在车辆碰撞之后或者在执行维修工作之前被执行。
上面所描述的放电电路尤其是在混合动力车辆中被采用,但是也可以被应用在电动车辆或者燃料电池车辆中。
附图说明
下面参照所附的附图示例性地进一步阐述了本发明。其中:
图1示出了用于高压电网的放电电路的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于混合动力车辆的高压车载电源的放电电路的简化图。高压电网的电压例如可以为400伏特。该放电电路在此用于使电容器C1放电,但也可以用于其它电容性部件。这样的电容器C1通常用作缓冲电容器,以便使电负载的工作电压稳定。
在一定的情况下(诸如在事故之后或者在维修车辆之前),存储在缓冲电容器C1中的电荷必须快速地减少。为此目的,设置有可开关的电阻2,该可开关的电阻2与电容器C1并联连接。供电端子在此与电源电压V连接,而第二端子与地连接。
可开关的电阻2包括MOS晶体管T1和PTC电阻R1(PTC:正温度系数(Positive Temperature Coefficient))。两个部件串联连接,其中PTC电阻R1被布置在接地侧。晶体管T1和PTC电阻R1以热学方式耦合并且优选地被布置在电路板上。控制端子G通过电阻R2与电源电压V连接。
晶体管T1在正常工作时打开并且一经请求就被接通。电容器C1接着通过晶体管T1和PTC电阻R1放电。电流在此通过PTC电阻R1被限制到最大值上。开关和PTC电阻在此用作受控的电流宿。只要晶体管T1已接通,PTC电阻R1就被晶体管T1加热并且提高其电阻。由此,晶体管的控制电压改变,使得通过晶体管和PTC电阻的放电电流降低。
为了激励晶体管T1,设置有控制电路1,该控制电路1与晶体管T1的控制端子G连接。控制电路1包括第二开关T2,该第二开关T2在此被实现为双极性晶体管(Bipolar-Transistor)。双极性晶体管T2被连接在控制端子G和地之间并且受控制单元3激励。
在正常工作时,晶体管T2导通并且因此将控制端子G拉向地。一经请求或者在电压扰动时,第二晶体管T2成为高欧姆的。第一晶体管T1因此被接通。第一晶体管T1接着甚至由电网来供电。电容器C1因此通过晶体管T1和PTC电阻R1放电。
在晶体管T1的控制端子G上此外还连接有齐纳二极管D1,该齐纳二极管D1保护晶体管T1免受过压影响并且提供恒定电压。
在多个电容性部件(C1)的情况下,可以与每个部件相关有自己的放电电路。
Claims (6)
1.一种用于使电网或者电部件(C1)放电的装置,该装置包括可开关的电阻(2),其特征在于,可开关的电阻(2)包括PTC电阻(R1)和开关(T1),PTC电阻(R1)和开关(T1)以热学方式耦合,并且开关(T1)的控制端子(G)与电源电压(V)连接。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,可开关的电阻(2)与要放电的部件(C1)并联连接。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,在开关(T1)的控制端子(G)上连接有第二开关(T2),借助所述第二开关(T2)能够选择性地将控制端子(G)接到电源电压(V)或者参考电压。
4.根据上述权利要求之一所述的装置,其特征在于,开关(T1)的控制端子(G)通过电阻(R2)与电源电压(V)连接。
5.根据上述权利要求之一所述的装置,其特征在于,在开关(T1)的控制端子(G)上连接有齐纳二极管(D1)。
6.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,设置有激励第二开关(T2)的控制单元(3)。
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