CN102684140B

CN102684140B - 控制在源与负载之间的电流

Info

Publication number: CN102684140B
Application number: CN201210068161.5A
Authority: CN
Inventors: G.德博伊; W.勒斯勒
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: CN102684140A; US8779735B2; DE102012203995A1; US20120235661A1; DE102012203995B4

Abstract

本发明涉及控制在源与负载之间的电流。公开了一种用于控制在能量源与负载之间的电流的方法。切换模块耦合于能量源与负载之间。切换模块包括耦合到能量源的两个输入端子和耦合到负载的两个输出端子以及在输入端子之一与输出端子之一之间耦合的至少一个半导体切换元件。在能量源与负载之间测量电流的至少一个电流参数。在至少一个电流参数达到或者超过至少一个预定参数阈值时通过关断切换元件来中断在能量源与负载之间的电流。

Description

控制在源与负载之间的电流

技术领域

本发明涉及一种用于控制在能量源与负载之间的电流的方法，具体地涉及一种用于中断和接通在能量源与负载之间的电流的方法。

背景技术

在诸多应用中（比如在具有转换器控制的电机的传动系中），在能量源（比如蓄电池或者电池）与负载之间的电流需要由开关控制。这一类型的开关常称为主开关或者主切换模块。公知将主切换模块实施为如下继电器，该继电器是电磁操作的机械开关。

具体在应用于功率电路中时存在针对主切换模块的一些要求：（a）在正常操作条件下时，主切换模块有望提供低损耗操作，即使在高电流时仍然如此；（b）主切换模块必须允许安全电流中断，即安全过载断开或者短路断开；（c）当负载包括转换器时，DC链路电容必须分别在接通功率电路或者传动系时被充电。主切换模块应当被配置成在传动系正常操作（正常或者永恒操作而无故障）之前对DC链路电容预充电。

继电器无论它们是应用于低功率还是高功率应用中都具有若干缺点。作为机电开关的继电器包括具有固有惯性的移动部分。这一固有惯性引起在向继电器施加切换命令时的时间与在继电器实际切换时的时间之间的延迟。当短路在负载中出现时，短路电流的明显增加可能在检测到短路并且生成切换命令时的瞬间与在继电器切换时的瞬间之间的延迟时间期间出现。然而存在其中短路电流的延迟中断可能有害的应用。

关于短路安全继电器（或者接触器）的另一方面在于必须提供附加部件以便使它们电弧安全，从而致使那些继电器非常昂贵、笨重并且相当庞大。

发明内容

以下呈现简化的发明内容以便提供对本公开内容的一个或者多个方面的基本理解。这一发明内容并非广泛概况而且并非旨在于标识本公开内容的重要或者关键要素、也并非刻划其范围。相反，发明内容的主要目的在于以简化的形式呈现一些概念作为稍后呈现的更详细描述的前序。

第一方面涉及一种用于控制在能量源与负载之间的电流的方法。根据本发明的一个例子，该方法包括提供在能量源与负载之间连接的切换模块。切换模块具有耦合到能量源的至少两个输入端子和耦合到负载的至少两个输出端子。至少一个电子开关耦合于输入端子之一与输出端子之一之间。当至少一个电流参数达到或者超过至少一个预定参数阈值时，通过关断电子开关在能量源与负载之间中断电流。

另外，公开一种用于接通在能量源与负载之间的电流的方法。根据本发明的一个例子，该方法包括提供在能量源与负载之间连接的切换模块。切换模块具有耦合到能量源的至少两个输入端子和耦合到负载的至少两个输出端子。至少一个电子开关耦合于输入端子之一与输出端子之一之间。测量在能量源与负载之间的电流的电流参数和在至少两个输出端子之间的电压的电压参数中的至少一个。在第一切换模式中操作该切换模块，在该第一切换模式中至少一个半导体切换元件以脉冲方式在接通时段中接通而在关断时段中关断。随后操作处于第二切换模式的切换模块，以便至少一个半导体切换元件接通，使得它的接通时段的持续时间是在第一切换阶段期间的接通时段的持续时间的至少十倍。

以下描述和附图详细阐述本发明的某些说明性方面和实施方式。这些表明其中可以采用该原理的各种方式中的仅少数方式。

附图说明

可以参照以下附图和对应描述来更好地理解本发明。图中的部件未必按比例，反而着重于图示本发明的原理。另外，在图中相似参考标号表示对应部分。

图1图示了如下电路的电路图，该电路具有能量源、负载和具有电子开关的切换模块；

图2图示了电路的负载的实施例的电路图；

图3图示了使用两个晶体管来实施的切换模块的电子开关的实施例的电路图；

图4图示了另外包括两个继电器的图3的主切换模块的电路图；并且

图5通过时序图的方式图示了切换模块的操作原理。

具体实施方式

现在将在具体背景（即如下传动系的背景，该传动系具有能量源（电流源）、切换模块和负载）中说明本发明的实施例。传动系可以是工厂中或者电厂中的静止传动系。在这一情况下，能量源例如为电网。传动系也可以是移动传动系（比如移动车辆的传动系）。在这一情况下，能量源例如为蓄电池（比如锂离子蓄电池）或者电池。然而本发明并不限于与动力系结合使用而是可以用于其中将在能量源与负载之间切换电流的多个不同应用中，具体用于其中将切换DC电流的那些应用中。那些应用的例子是具体类型的计算机服务器或者电信系统中的开关。电信开关通常接收由DC电压源提供的48V的DC供电电压，其中必须在系统中的故障出现时从开关安全地断开电压源。在具体类型的计算机服务器中，约400V的DC供电电压由电压源提供。这一供电电压提供给服务器的个别单元（板）而个别单元从主供电电压生成它们的个别供电电压12V、5V、3.3V或者1.2V。

图1图示了电路100的第一实施例，该电路具有能量源200、负载400和在能量源200与负载400之间连接的切换模块300。能量源200可以是具有电池220、蓄电池、超级电容等的能量模块。能量源200可以包括由图1中的电感210代表的固有寄生电感。负载400可以包括转换器、电机，其中电机可以包括用于驱动电动车辆的电机。

在以下中也将称为主切换模块的切换模块300通常布置为物理上紧邻能量源200，从而造成在能量源200与切换模块300之间的相对短的接线/线路。然而在切换模块300与负载400之间的负载连接线路可以具有数十厘米上至数米的明显长度并且因此具有明显电感。在切换模块300与负载400之间的连接线路的线路电感由图1中的电感420代表。

参照图示了负载400的实施例的图2，负载可以包括由转换器401驱动的电机402，其中经由切换模块300和负载连接线路通过能量源200向转换器401供电。DC链路电容器410可以分别连接于负载400（见图1）和转换器401（见图2）的输入端子之间。DC链路电容器410均衡由能量源200提供的供电电压的电压摆动并且通过提供共同电压电平将能量源200耦合到负载400。

参照图1，切换模块300包括用于将切换模块300耦合到能量源200的输入端子310、311以及用于将切换模块耦合到负载的输出端子312、313。切换模块300还包括在输入端子之一与输出端子之一之间连接的切换元件340。在图1中所图示的实施例中，切换元件连接于第一输入端子310与第一输出端子312之间。然而，切换元件也可以连接于第二输入端子311与第二输出端子313之间（未示出）。切换元件是根据由控制电路350提供的驱动信号S340来接通和关断的电子切换元件340。根据一个实施例，切换元件实施为半导体切换元件，比如MOSFET、IGBT或者BJT。

切换模块还包括电流测量器件330，其被配置成测量经过切换模块在能量源200与负载400之间流动的电流I的至少一个参数并且配置成向控制电路350提供电流测量信号S330。电流测量信号代表由测量器件测量的至少一个电流参数。

续流元件360（诸如二极管）连接于输出端子312、313之间。选择续流元件360的极性，使得续流元件能够在切换模块300的切换元件340关断时导通在线路电感420中感应的电流。

可选地，输出电容320连接于输入端子310、311之间。输入电容320用于补偿由能量源的寄生电感210引起的电流和/或电压瞬态。另外，可选电感370与寄生线路电感串联连接。

当切换元件340接通（处于它的接通状态）时，在能量源200与负载400之间的电流I可以在第一方向上从能量源200流向负载400以便把电能传送到负载或者在第二方向上从负载400流向能量源200以便电能从负载400传送回到能量源200。当负载是正在发电机模式（在该模式中可以恢复制动能量并且在该模式中反向电流从负载（电机）流向能量源200）中操作的电机（比如马达）时，电流可以在第二方向上流动。这一操作有时称为中断能量的复原。

图3图示了切换模块300的如下实施例，在该实施例中用每个具有控制端子和负载路径的两个晶体管341、342来实施切换元件340。晶体管341、342的负载路径串联连接，并且两个晶体管341、342由驱动信号S340共同驱动。然而也有可能由两个不同驱动信号（未示出）驱动第一和第二晶体管341、342。在图3中所图示的实施例中，两个晶体管341、342实施为MOSFET，每个MOSFET具有形成控制端子的栅极端子和形成负载路径的漏极-源极路径（在漏极与源极端子之间）。在图3的实施例中，两个MOSFET实施为n型MOSFET并且让它们的源极端子连接在一起。然而这仅为例子，两个MOSFET也可以让它们的漏极端子连接在一起和/或也可以实施为p型MOSFET。

MOSFET（具体为功率MOSFET）具有也称为体二极管的集成二极管。由于这一体二极管，MOSFET不能阻隔给定极性的电压，这与对栅极端子施加的驱动信号无关。由于体二极管，n型MOSFET在正电压施加于源极与漏极端子之间时总是导通，而p型MOSFET在负电压施加于源极与逻辑端子之间时总是导通。在两个MOSFET串联连接并且这两个MOSFET让相同端子（即漏极端子或者源极端子）连接在一起的布置中，两个MOSFET的体二极管处于反串联配置，以便该布置在没有向晶体管的控制端子施加的适当驱动信号时总是阻隔。然而无需使用两个晶体管。在某些应用中，一个晶体管可以足够了。

图4图示了切换模块的另外实施例。在这一实施例中，切换模块另外包括耦合到输入端子310、311中的任一输入端子的两个继电器510、520。继电器510、520可以是用于功率电路的常规继电器（即接触器）。在图4中所图示的实施例中，这些继电器510、520用于在能量源200与负载400之间的连接已由切换模块300中断之后从能量源200断开切换模块300并且用于在切换模块300接通之前将切换模块300连接到能量源200。因此防止在继电器中生成电弧。使用所示的两个继电器510、520，可以实现负载400和能量源200的全极断开。然而在另外实施例中，使用主切换模块300中包括的仅一个继电器或者多于两个继电器。应当注意，继电器510、520应当能够导通在负载的额定电流附近变动的电流。然而继电器510、520并非必须能够切换短路电流，这致使它们廉价和轻便。在图4中所图示的实施例中，继电器510、520连接于输入端子310、311与切换模块300之间。然而这仅为例子。以图4中未图示的方式，继电器510、520也可以连接于切换模块300与负载400之间。

切换模块300用于通过分别接通和关断切换元件340将负载400连接到能量源200或者从能量源200断开负载400。切换模块根据控制电路接收的输入信号Sin将负载400连接到能量源200。输入信号Sin可以采用以下两个不同信号电平之一：当负载400将连接到能量源时的接通电平；以及当负载400将从能量源断开时的关断电平。在正常操作模式中，将负载400连接到能量源和从能量源200断开负载400仅受输入信号Sin支配。然而，切换模块300也被配置成在故障（诸如短路）的情况下从能量源200断开负载400，即中断流过切换模块的电流I。这防止电流I朝着可能对负载400和/或切换模块300有害的临界值增加。出于这一目的，电流测量器件330测量电流I的至少一个参数并且向控制信号350提供依赖于电流参数的电流测量信号S330。这样的电流参数可以是电流的绝对值|I|和/或电流I的斜率dI/dt（微商）。根据一个实施例，测量电流I的绝对值，并且在电流测量信号S330与电流I的绝对值之间存在线性关系。电流测量器件330可以如同常规电流测量器件一样实施，以便就这一点而言无需进一步说明。

应当注意，电流测量器件330可以如同测量电流以便提供电流测量信号的常规电流测量器件一样实施。在这一情况下，在控制电路350中根据电流测量信号S330生成待评估的电流参数。

电流I的绝对值和其微商dI/dt二者均可以适合于检测出现短路。当短路出现时，电流迅速增加，以便电流I可能绝对地增加至第一阈值以上而微商dI/dt可能增加至第二阈值以上。在控制电路350中评估电流参数因此可以包括比较绝对值与第一阈值和/或比较微商与第二阈值。这些阈值可以存储于控制单元350中。这些阈值的量值依赖于切换模块300所应用的具体环境。更准确地，电流参数阈值可以依赖于传动系部件的电流额定值。

如果至少一个评估的电流参数达到它的关联阈值或者增加至它的关联阈值以上，则控制电路350关断切换元件340而与输入信号Sin的信号电平无关。

出于说明的目的，假设切换模块应用于电动车辆中并且在正常操作期间的电流在切换模块300处于它的接通状态（当切换元件304接通时切换模块处于它的接通状态）时在I=|I|=200A附近变动。还假设：评估电流I的绝对值以便检测短路；并且选择阈值为250A。当在出现短路的情况下电流达到这一阈值时，切换元件340由控制电路350控制关断。当用至少一个常规功率MOSFET实施切换元件340时，在检测到短路与关断切换元件的时间之间的延迟时间在数微秒（μs）（比如例如10μs）的范围内。这一延迟时间归因于控制电路350中的信号处理时间并且归因于切换元件340的切换延迟。电流I还可以在这一延迟时间期间增加。然而由于延迟时间短，电流I不会明显增加。如果电流斜率在短路已出现之后例如为50·10⁶ As^-1，则电流可以在延迟时间期间增加至300A。

延迟时间以及因此在延迟时间期间的电流增加明显比在机电继电器中更低。在常规继电器中，在施加旨在于关断继电器的信号与切换时间之间的延迟时间在1ms（毫秒）至数ms的范围内，这比半导体切换元件340的延迟时间（响应时间）长三个数量级。在上文提供的例子中，短路电流不会在半导体切换元件340的延迟时间期间增加多于50A，但是会在机械继电器的延迟时间期间增加数千（10³）安培。由于流过切换模块300的最大电流仅为会在继电器中出现的最大电流的百分之几，所以在切换模块中耗散的功率仅为将在继电器中耗散的功率的百分之几。另外，当可以流过切换模块的最大电流可以限于低值时可以减少附带损坏的风险。

因此，根据前文说明的实施例之一的切换模块300的使用与现有技术的继电器相比有相当优势。另外应当注意，将在MOSFET中防止出现电弧。与继电器模块相比可以明显减少切换模块300的尺寸和重量而没有出现电弧的风险。

在切换元件340中使用的至少一个半导体开关（诸如MOSFET或者IGBT）可以具有低接通电阻和欧姆（线性）特性。在移动应用中，电压源200提供的供电电压例如在400V的范围内。电压阻隔能力上至600V而电流额定值为200A的常规MOSFET的接通电阻R_DS.on例如在2mΩ与5mΩ之间。接通电阻R_DS.on是当晶体管处于它的接通状态时在晶体管的漏极-源极路径两端的欧姆电阻。

当比如在图3和图4中所图示的实施例中，切换元件340包括串联连接的两个半导体开关（比如MOSFET）时，半导体切换元件（连接该半导体切换元件使得它能够切换从负载400到能量源200的反向电流）可以具有比其它半导体切换元件更低的电压阻隔能力。在图3和图4的电路中，第二MOSFET 342用于切换从负载400（当负载作为发电机来操作时）到能量源的反向电流，而第一MOSFET 341用于切换从能量源到负载的正向电流。尽管第一MOSFET 341的电压阻隔能力例如约为600V，但是第二MOSFET 342的电压阻隔能力例如仅约为100V并且具有近似在0.5mΩ与1mΩ之间的更低接通电阻。

当切换模块300由于输入信号Sin采用关断电平或者由于检测到故障而中断在能量源200与负载400之间的连接时并且当存在明显寄生线路电感420（见图1）时，在线路电感中感应由在线路电感中存储的感应能量产生的电压。这一电压使续流电流流过负载（图1中的400）和/或可选DC链路电容器（图1中的410）并且流过切换模块300的续流元件360直至已耗散在线路电感中存储的能量。续流元件360保护切换元件340免受损坏或者破坏。若无续流元件360，在线路电感中存储的感应能量将造成在切换元件340两端的高电压。

前文已详细说明了切换模块300在从能量源200断开负载400时的操作原理。在以下中将说明切换模块300在将负载连接到能量源时的操作原理。

切换模块300在输入信号Sin采用接通电平时接通。然而切换元件340出于以下原因而在输入信号Sin采用接通电平时未持久接通。当DC链路电容器（比如图1的电容器410）连接于负载的输入端子之间时并且当DC链路电容器在切换模块300接通之前未被充电时，电容器410在接通切换元件340时表现得像短路，由此使经过切换模块300的电流I迅速增加。为了防止电流I增加至可能损坏或者破坏切换元件的电流值，切换模块被配置成在切换元件340持久接通之前通过以脉冲方式接通和关断切换元件340对DC链路电容器410预充电。因此在输入信号Sin采用接通电平之后存在预充电阶段和持久接通阶段的两个操作阶段，其中切换元件在持久接通阶段中持久接通直至输入信号Sin采用关断电平或者直至检测到错误（比如短路）。

图5图示了切换元件的输入信号Sin和驱动信号S340在切换模块的在输入信号采用接通电平之前的关断阶段中以及在预充电和持久接通阶段期间的时序图。出于说明的目的，假设输入信号Sin的高信号电平代表接通电平而低信号电平代表关断电平。类似地，驱动信号的高信号电平代表切换元件340接通所处的接通电平而低信号电平代表切换元件340关断所处的关断电平。然而这仅为例子。在其它实施例中，高电平可以代表关断电平，而低电平可以代表接通电平。

在图5中，t1表示输入信号Sin采用如下接通电平时的时间，该接通电平表明假定切换模块300接通。在这时，预充电阶段开始。在预充电阶段期间，切换元件340以脉冲方式接通和关断。预充电阶段包括多个切换周期，而每个切换周期包括切换元件340接通时的接通时段和切换元件340关断时的随后关断时段。只要DC链路尚未充电至能量源200提供的供电电压V200，电流I就在接通阶段期间增加而在关断阶段期间减少。电流增加的斜率依赖于在供电电压V200与在电容器410两端的电压V410之间的电压差。因而，电流斜率在电容器410两端的电压V410为零时的预充电阶段开始时具有它的最大值。除了在输入处的电压V200与在DC链路电容器410两端的电压之间的电压差V200-V410之外，线路电感的电感值也在接通时段期间影响电流斜率，其中对于给定的电压差，斜率随着电感值的增加而减少。

根据一个实施例，存在与线路电感串联连接的可选附加电感。这一附加电感370可以有助于使电流斜率限于给定的最大值。应当注意，附加电感370可以未必布置于切换模块300中而是也可以布置于模块之外。

当可选电感370布置于模块300内时，电感也可以用来确定电流斜率作为为错误检测而评估的电流参数之一。在这一情况下，控制电路350接收在电感两端的电压V370（这在图1中以虚线图示）。这一电压V370与电流I的微商dI/dt成比例，其中：

V370=-L370·dI/dt （1）

其中L370表示附加电感的电感值。

在图5中，T_I.ON表示预充电阶段中的接通时段的持续时间，而T_I.OFF表示预充电阶段中的关断时段的持续时间。存在多种用于选择调节这些时间段的方式：

I．根据一个实施例，持续时间T_I.ON、T_I.OFF是在预充电阶段期间不变的固定时间段。

II．根据另一实施例，接通时段的持续时间T_I.ON在预充电阶段期间随时间增加。关断时段的持续时间T_I.OFF可以恒定或者可以在预充电阶段期间随时间减少。

III．根据又一实施例，在预充电阶段期间测量电流I，其中切换元件340每当电流达到第一阈值时关断而在电流已减少至第二阈值之后再次接通。这一操作原理类似于滞后电流控制器的操作原理。

在图5中，t2表示其中切换元件340持久接通的持久接通阶段开始时的时间。就这一点而言，“持久”意味着直至切换信号Sin采用关断电平或者直至检测到错误。应当注意，切换元件340在持久接通阶段中接通的持续时间T_II.ON明显长于在预充电阶段中的接通时段的持续时间。例如第二切换阶段的接通时段为第一切换阶段的接通时段的至少10倍，即：

T_II.ON≥ 10· T_I.ON （2）

T_II.ON可以在数秒、数分钟、数小时或者甚至数天的范围内，而T_I.ON例如在数毫秒（ms）的范围内，诸如在50ms与500ms之间。

在预充电阶段I期间，DC链路电容410被充电或者预充电。在第二切换阶段II（其中电子开关340在接通时段T_II.ON的持续时间中处于它的持久接通状态）期间，操作负载400，即在电动车辆中的电驱动为车辆的推进提供转矩。

切换模块300从预充电阶段向持久接通阶段的转变可以根据多个不同参数之一而出现：

根据一个实施例，预充电阶段具有固定持续时间，并且切换模块300在这一持续时间之后进入持久接通阶段。

根据第二实施例，控制电路350在预充电阶段中的接通时段T_I.ON期间测量电流I的斜率（微商dI/dt），其中切换模块300在这一斜率降至给定的阈值以下时进入持久接通阶段。

根据第三实施例，控制电路350测量在输出端子312、313处的输出电压V_OUT与在输入端子处的输入电压V_IN之间的电压差，其中切换模块在这一差减少至给定的阈值以下时进入持久接通阶段。

根据又一实施例，控制电路350测量输出电压V_OUT的斜率dV_OUT/dt，其中切换模块300在这一斜率减少至给定的阈值以下时进入持久接通阶段。

当切换模块300处于它的持久接通状态并且负载400从负载操作变成发电机操作时，电流I可以在逆向或者反向方向上从负载400流向能量源200。根据一个实施例中，控制电路350例如通过评估电流测量信号S330来检测电流I的电流流动方向并且循环地接通和关断切换元件340以便限制发电机电流的绝对值。可选地，参照图1，另外电容器610和/或电压限制元件620（诸如齐纳二极管或者具有多个齐纳二极管的串联电路）与续流元件360并联连接。这一电容器610和/或电压限制元件620在其中切换元件340关断的那些时间段期间为发电机电流提供续流路径。

根据本发明的方法并不限于在电动车辆中使用。它可以用作电池充电系统中的电路断路器。另外，可以使用主切换模块作为用于其中可能出现高DC电流的光伏系统的线路熔断器。

虽然已公开本发明的各种示例性实施例，但是本领域技术人员将清楚可以进行各种如下改变和修改，这些改变和修改将实现本发明的一些优点而未脱离本发明的精神和范围。本领域合理技术人员将清楚可以适当替换为其它执行相同功能的部件。应当提到，参照具体图说明的特征即使在尚未明确提到这一点的那些情况下仍然可以与其它图的特征组合。另外，可以在使用适当处理器指令的全软件实施方式中或者在利用硬件逻辑与软件逻辑的组合来实现相同结果的混合实施方式中实现本发明的方法。这样对发明概念的修改旨在于由所附权利要求覆盖。

Claims

1.一种用于控制在能量源与负载之间的电流的方法，所述方法包括：

提供在所述能量源与所述负载之间耦合的切换模块，所述切换模块包括耦合到所述能量源的两个输入端子和耦合到所述负载的两个输出端子以及在所述输入端子之一与所述输出端子之一之间耦合的半导体切换元件；

在正常操作期间持久接通所述半导体切换元件，包括：

　　在第一切换模式中操作该切换模块，包括以脉冲方式在第一接通时段中接通所述半导体切换元件且然后在关断时段中关断所述半导体切换元件；和

　　在第二切换模式中操作该切换模块，包括在第二接通时段中接通所述半导体切换元件，其中所述第二接通时段的持续时间是第一接通时段的持续时间的至少十倍并且所述第二切换模式直接跟随所述第一切换模式；

在正常操作期间测量在所述能量源与所述负载之间的所述电流的至少一个电流参数；并且

当所述至少一个电流参数达到或者超过至少一个预定参数阈值时，通过关断所述半导体切换元件来中断在所述能量源与所述负载之间的所述电流，其中从所述第二切换模式直接关断所述半导体切换元件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述切换模块还包括：

续流元件，连接于所述两个输出端子之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述切换模块还包括：

电流测量单元，配置成测量在所述能量源与所述负载之间的所述至少一个电流参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述切换模块还包括：

控制单元，配置成基于所述电流测量单元测量的所述至少一个电流参数来控制所述半导体切换元件。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述切换模块还包括：

至少一个电感，耦合到所述切换模块的至少一个输出端子。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体切换元件包括至少一个晶体管，所述至少一个晶体管具有负载路径和控制端子，所述负载路径包括至少两个负载端子，并且其中所述至少一个晶体管的所述负载路径连接于所述切换模块的一个输入端子与一个输出端子之间。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述半导体切换元件包括第一晶体管和第二晶体管，第一和第二晶体管的负载路径串联连接，并且其中所述第一晶体管的控制端子和所述第二晶体管的控制端子由所述控制端子控制。

8.根据权利要求7所述的方法，其中第一和第二晶体管为MOS型晶体管，每个所述晶体管的所述负载路径包括漏极端子和源极端子。

9.根据权利要求8所述的方法，其中第一和第二晶体管具有相同导通类型，并且其中所述第一晶体管的所述源极端子耦合到所述第二晶体管的所述源极端子，或者其中所述第一晶体管的所述漏极端子耦合到所述第二晶体管的所述漏极端子。

10.根据权利要求8所述的方法，其中第一和第二晶体管具有互补导通类型，其中所述第一晶体管的所述源极端子耦合到所述第二晶体管的所述漏极端子，或者其中所述第一晶体管的所述漏极端子耦合到所述第二晶体管的所述源极端子。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：

提供至少一个继电器，所述继电器连接于所述切换模块的输入端子与输出端子之间。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个电流参数是经过所述切换模块的所述电流的绝对值或者斜率。

13.一种用于接通在能量源与负载之间的电流的方法，所述方法包括：

提供在所述能量源与所述负载之间耦合的切换模块，所述切换模块包括耦合到所述能量源的两个输入端子和耦合到所述负载的两个输出端子以及在所述输入端子之一与所述输出端子之一之间耦合的至少一个半导体切换元件；

在关断模式中操作所述切换模块，其中在关断模式中使所述至少一个半导体切换元件保持关端；

使所述切换模块从所述关断模式直接转变到第一切换模式；

在所述第一切换模式中操作所述切换模块，其中所述至少一个半导体切换元件以脉冲方式在接通时段中接通而在关断时段中关断；

使所述切换模块从所述第一切换模式直接转变到第二切换模式；

在所述第二切换模式中操作所述切换模块，其中所述至少一个半导体切换元件接通，使得它的接通时段的持续时间是在所述第一切换模式期间的所述接通时段的持续时间的至少十倍；并且

使所述切换模块从所述第二切换模式直接转变到所述关断模式。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一切换模式具有固定时间段。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括：

评估至少一个电参数并且根据所述至少一个电参数让所述切换模块进入所述第二切换模式。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个电参数包括经过所述切换模块的电流的斜率。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个电参数包括从由以下组成的组中选择的至少一个参数：在所述切换模块的所述两个输出端子之间的电压；在所述切换模块的所述两个输出端子之间的所述电压的斜率；在所述两个输出端子之间的电压与在所述两个输入端子之间的电压之间的电压差；以及这一电压差的斜率。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述接通时段和所述关断时段在所述第一切换模式期间恒定。

19.根据权利要求13所述的方法，其中所述切换模块还包括：

续流元件，连接于所述两个输出端子之间。

20.根据权利要求15所述的方法，其中所述切换模块还包括：

至少一个电感，耦合到所述输出端子之一。

21.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个半导体切换元件包括至少一个晶体管，所述至少一个晶体管具有负载路径和控制端子，所述负载路径包括至少两个负载端子，并且其中所述至少一个晶体管的所述负载路径连接于所述切换模块的一个输入端子与一个输出端子之间。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述半导体切换元件包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管的负载路径串联连接，并且其中所述第一晶体管的控制端子和所述第二晶体管的控制端子由所述控制端子控制。

23.根据权利要求13所述的方法，还包括：

24.根据权利要求13所述的方法，还包括：

在所述第二切换模式中根据电流参数关断所述至少一个半导体切换元件。

25.一种切换模块，包括：

两个输入端子，用于耦合到能量源；

两个输出端子，用于耦合到负载；以及

半导体切换元件，耦合于所述输入端子之一与所述输出端子之一之间；

其中所述切换模块被配置成：

通过在持久接通阶段期间接通所述切换元件来维持能量源与负载之间的连续耦合，其中在持久接通阶段期间接通所述切换元件包括：

在正常操作期间测量在所述能量源与所述负载之间的电流的至少一个电流参数并且在所述至少一个电流参数达到或者超过至少一个预定参数阈值时通过关断所述切换元件来中断在所述能量源与所述负载之间的所述电流，其中从所述第二切换模式直接关断所述半导体切换元件。

26.根据权利要求25所述的切换模块，还包括在所述两个输出端子之间耦合的续流元件。

27.根据权利要求25所述的切换模块，还包括配置成测量在所述能量源与所述负载之间的所述至少一个电流参数的电流测量单元。

28.根据权利要求27所述的切换模块，还包括配置成基于由所述电流测量单元测量的所述至少一个电流参数来控制所述半导体切换元件的控制单元。

29.根据权利要求25所述的切换模块，还包括与所述切换模块的至少一个输出端子耦合的至少一个电感。

30.根据权利要求25所述的切换模块，其中所述半导体切换元件包括至少一个晶体管，所述至少一个晶体管具有负载路径和控制端子，所述负载路径包括至少两个负载端子，并且其中所述至少一个晶体管的所述负载路径连接于所述切换模块的一个输入端子与一个输出端子之间。

31.根据权利要求30所述的切换模块，其中所述半导体切换元件包括第一和第二晶体管，第一和第二晶体管的负载路径串联连接，并且其中所述第一晶体管的控制端子和所述第二晶体管的控制端子由控制单元控制。

32.根据权利要求31所述的切换模块，其中第一和第二晶体管为MOS型晶体管，每个所述晶体管的所述负载路径包括漏极端子和源极端子。

33.根据权利要求32所述的切换模块，其中第一和第二晶体管具有相同导通类型，其中所述第一晶体管的所述源极端子耦合到所述第二晶体管的所述源极端子，或者其中所述第一晶体管的所述漏极端子耦合到所述第二晶体管的所述漏极端子。

34.根据权利要求32所述的切换模块，其中第一和第二晶体管具有互补导通类型，其中所述第一晶体管的所述源极端子耦合到所述第二晶体管的所述漏极端子，或者其中所述第一晶体管的所述漏极端子耦合到所述第二晶体管的所述源极端子。

35.根据权利要求25所述的切换模块，还包括在所述切换模块的输入端子与输出端子之间耦合的至少一个继电器。

36.根据权利要求25所述的切换模块，其中所述至少一个电流参数包括在所述能量源与所述负载之间的电流的绝对值或斜率。

37.根据权利要求25所述的切换模块，还包括耦合到所述两个输入端子的所述能量源和耦合到所述两个输出端子的所述负载。