CN103248040B - 用于使电网的中间电路放电的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使电网（10）、特别是高压电网的中间电路（9）放电的方法（100）和装置，其中在电网（10）上能连接负载（7）。设置第一放电电路（11）和第二放电电路（12）用于使中间电路（9）放电。在第一步骤中，中间电路（9）借助于第一放电电路（11）至少部分地放电，并且在随后的第二步骤（104）中，中间电路（9）借助于第二放电电路（12）进一步放电（104）。

Description

用于使电网的中间电路放电的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于使电网的中间电路放电的方法、一种相应的装置以及一种传动系。

背景技术

具有中间电路、特别是直流电压中间电路的电网由在电驱动的车辆中的应用所公开。电网例如用于与电池和电机、特别是驱动装置耦合。在此，例如电池的直流电压在电网中传输给逆变器，并且转换成用于供给电机的多相交流电压。在对此所需的开关过程中形成了电流峰值和电压峰值。为了电流峰值和电压峰值的能量缓冲和进而衰减例如在电池和逆变器之间设置中间电路电容。在车辆运行结束后，电池借助于开关与电网退耦。当连接在电网上的负载同样被断开时，并且没有其它能量消耗时，电荷能量（Ladungsenergie）保持在中间电路电容中。因此在电网上并且因此在带电流的部件上存在电压，中间电路电容连接到该部件上。直接与中间电路电容连接的电网、特别是直流电网被称为中间电路。存在的希望是，在车辆运行结束后在车辆的电网上不再施加有电压，或者施加的电压低于至少一个可预设的电压值，以便对于乘客以及维修人员或救援队不存在危险。为此由DE 10 2009055 053公开了一种用于借助于放电电路使高压电网中的中间电路电容放电的方法。

发明内容

本发明提出了一种用于使电网或者说电压网或者说输电网络（Spannungsnetz）、特别是高压电网的中间电路放电的改进方法。在电网上能连接负载。设置第一放电电路和第二放电电路用于使中间电路放电。在第一步骤中，中间电路借助于第一放电电路至少部分地放电。在随后的第二步骤中，中间电路借助于第二放电电路进一步放电。

两个放电电路特别是彼此独立地依次设计。因此有利地执行中间电路的可靠的放电。即使在第一放电电路损坏时借助于冗余的第二放电电路来执行中间电路放电。

在本发明的一种设计方案中，借助于第一放电电路使中间电路放电的第一步骤与检测到事故识别信号相关地实现。

在将本发明应用在车辆中时必须的是，在事故之后也尽可能迅速地耗尽来自中间电路的电能，也就是说使中间电路放电。因此避免了由于带电压的部件对到达的救援人员造成危险。因此有利地，在识别出事故、例如在检测到事故识别信号、特别是安全气囊触发信号时执行该方法。因此确保了借助于冗余的放电电路的可靠放电直至救援人员到达。

在本发明的一种设计方案中，中间电路借助于第二放电电路在可预先确定的持续时间结束后放电。根据电网的电子电路和第一放电电路的设计如此确定持续时间，使得期望的电荷份额借助于第一放电电路被放电。在持续时间结束后、特别是结束后紧接着激活了第二放电电路，并且仍位于电网中的电荷份额被放电。因此有利地总是确保了两个放电电路的应用并且进而也确保了带电压的部件的可靠放电。

在本发明的的一种设计方案中，与中间电路电压的水平相关地执行第二步骤。

在借助于第二放电电路开始放电之前，对此例如在中间电路电容上检测中间电路电压。这例如可以借助于电压传感器或硬件电路、例如借助于分压器和晶体管来实现。如果电压如此小使得由此不存在危险，则有利地例如借助该设计方案阻止借助于第二放电电路进行放电。另一方面，例如借助于该设计方案仅在下述情况下才借助于第二放电电路进行放电：电压位于一范围内，在该范围中第二放电电路没有受到例如由于过高的电压或电流的损害。

在一种设计方案中，在中间电路电压的水平超过可预先确定的值时执行第二步骤。

在该设计方案中，仅在中间电路借助于第一放电电路放电不足时才使用第二放电电路。在中间电路中的电压仍如此高，以至于由此产生危险。有利地，然后借助于第二放电电路使中间电路进一步放电。

本发明还实现了一种用于使电网、特别是高压电网的中间电路放电的改进装置。在电网上能连接负载。设置第一放电电路和第二放电电路用于使中间电路放电。此外设置装置、特别是具有硬件控制系统或软件控制系统的控制设备，该装置触发放电电路用于使中间电路放电。这由此实现，即在第一步骤中，中间电路借助于第一放电电路至少部分地放电，并且在随后的第二步骤中，中间电路借助于第二放电电路进一步放电。

两个放电电路在电路技术方面彼此独立地构造。有利地，因此可以实现中间电路的可靠放电。即使在第一放电电路损坏时，第二、特别是冗余的另一个放电电路被设置用于使中间电路放电。

在本发明的一种设计方案中，为了使中间电路借助于第一放电电路放电而设置至少一个第一电阻，并且为了借助于第二放电电路进行放电而设置至少一个第二电阻。因此两个、特别是冗余的电阻被设置用于使中间电路独立地放电。有利地，因此实现了中间电路的冗余的放电。

在本发明的一种设计方案中，用于使中间电路放电的第二放电电路包括负载的组件，该负载连接到电网上。

因此规定了使用电网的负载的组件用于借助于第二放电电路来放电。有利地，因此无需或需要非常少量的附加电阻或阻抗用于提供给特别是冗余的第二放电电路。因此降低了成本和空间需求。

在本发明的一种设计方案中，用于使负载电耦合到电网上和与之分离而设置至少一个开关。借助于该开关使得第二放电电路在中间电路借助于第一放电电路放电期间与电网分离，并且为了使中间电路借助于第二放电电路放电而耦合到电网上。有利地，因此可连接的负载的电子部件用作第二放电电路的构件。

在本发明的一种设计方案中，设置多个开关，这些开关如此布置并且能如此触发，使得可以由电网为多相负载提供交流电。

在应用和相互连接例如形式为三个半桥的六个开关时，其构成了逆变器。例如借助于该逆变器在车辆运行时将直流电压转换成用于供给电机的交流电。有利地，因此可以为了电耦合和分离特别是多相的负载而使用逆变器的部件。

在本发明的一种设计方案中，负载包括电机。在该设计方案中例如多相的、特别是三相的电机经过逆变器连接到电网上。有利地，电机的构件因为作为第二放电电路的电阻或阻抗，用于使中间电路放电。

本发明还实现了一种用于车辆的传动系，其具有用于使电网的中间电路放电的装置。第一放电电路和第二放电电路设计用于使中间电路放电。此外设置一种装置，其触发用于使中间电路放电的放电电路。这由此实现，使得在第一步骤中使中间电路借助于第一放电电路至少部分地放电，并且在随后的第二步骤中使中间电路借助于第二放电电路进一步放电。

有利地，因此提出一种传动系，其带电流的部件在车辆运行结束后或者在事故后可靠地借助于两个放电电路、特别是冗余地进行放电。

当然，根据本发明的方法的特征、特性和优点也相应地适用于或可应用于根据本发明的装置并反之亦然，或者说适用于或可应用于传动系。

附图说明

本发明的实施方式的其它特征和优点由以下参照附图的说明得出。

图1以示意性形式示出了根据本发明的用于使电网的中间电路放电的装置，

图2以示意性形式示出了根据本发明的用于使电网的中间电路放电的方法

图3以示意性形式示出了根据本发明的用于车辆的传动系，其具有用于使电网的中间电路（9）放电的装置。

在附图中相同的并且功能相同的元件、特征和组件-只有不被另外设计-分别具有相同的附图标记。当然，图中的组件和元件出于简明的原因不必按比例地给出。

本发明其它可能的设计方案和改进方案以及执行也包括之前或者以下说明的本发明特征的未详细提到的组合。

具体实施方式

图1以示意性形式示出了根据本发明的用于使电网10的中间电路9放电的装置。中间电路9在此基本由中间电路电容1和特别是直接连接的连接线组成。电网10是电路，其用于将可连接的能量存储器5、特别是电池或能量源、例如燃料电池的电能传输至可连接的负载7。借助于开关8可连接用于给电网10供电的能量存储器5。能量存储器5借助于开关8在中间电路9放电前与电网10退耦。借助于开关6a至6f构成了逆变器。为此这六个开关6a至6f这样布置，使得它们构成分别具有两个可控开关的三个并联的半桥。在每两个开关之间分别构成了半桥分接头或者说半桥抽头（Halbbrückenabgriff），所述半桥分接头分别与连接的负载7的相导线连接。如由现有技术已知，自振荡二极管或者说空转二极管或者说续流二极管（Freilaufdioden）分别与开关6a至6f并联（未示出），这些自振荡二极管能使电流在相反方向上流动。借助于逆变器或这些开关6a至6f可将多相的、特别是三相的电负载、特别是电机7连接到电网上。在开关6a至6f和连接的能量存储其5之间，中间电路电容1并联地布置在电网10中。中间电路电压2在中间电路电容1处下降。第一放电电路11布置成与中间电路电容1并联，该第一放电电路包括用于使中间电路9放电的电阻4。此外第一放电电路11还包括开关3，其被闭合以用于使中间电路9放电。在车辆运行期间，开关3保持断开。同样地，第二放电电路12布置成与中间电路电容1并联。第二放电电路12同样包括用于使中间电路9放电的电阻或阻抗7。此外第二放电电路12 包括至少一个开关6（未示出），其被闭合以用于使中间电路9经过电阻7放电。在车辆运行期间，开关6保持断开。在示出的实施例中，第二放电电路12包括连接到电网上的负载的部件。作为负载，电机7借助于带有开关6a至6f的逆变器连接到电网10上。特别地，在此电机7的铜绕组和连接线作为第二放电电路12的电阻或阻抗用于使中间电路9放电。此外，示出的第二放电电路12包括多个开关6a至6f，它们至少部分地被闭合以用于使中间电路9放电。特别地，开关6d至6f被闭合以用于使中间电路9放电。替代地，开关6a至6c也可以被闭合以用于使中间电路9放电。这些开关位置也被称为电机7的主动地或者说有效的（aktiv）下或者上短路。在车辆运行期间，开关6a至6f这样被触发，使得由能量存储器5的直流电压产生用于给电机7供给能量的多相的、特别是三相交流电压。替代地，电机7也可以发电机式地运行，并且借助于逆变器由交流电压产生直流电压，利用该直流电压为能量存储器5充电。

图2以示意性形式示出了根据本发明的用于使电网10的中间电路9放电的方法100。利用方块101示出了放电方法的触发。在此例如能量存储器5借助于开关8与电网10分离。放电方法的触发可以特别在检测到事故识别信号（在附图中未示出）时实现。在接着的第一步骤102中，中间电路9借助于第一放电电路11至少部分地放电。借助于第一放电电路11进行的放电在此通过闭合开关3来启动。为了结束借助于第一放电电路11进行的放电过程而断开开关3。在第二步骤104中，中间电路9借助于第二放电电路12进一步放电。借助于第二放电电路12进行的放电在此通过闭合一个或多个开关6或者说6a-6f来启动。最后为了结束借助于第二放电电路12进行的放电过程，特别是断开开关6或开关6a-6f。在一种实施方式中，当第一步骤102在预先设定的持续时间内执行时，执行第二步骤104。同样的，例如与中间电路电压的水平相关地103执行第二步骤。如果中间电路电压的水平在预定的范围内或在可预先确定的值之上，则该方法在步骤103中直接分至第二步骤104，并且随后至在方块105中结束放电方法。如果中间电路电压的水平不在预定的范围内或在可预先确定的值之下，则该方法在步骤103中直接分支至在方块105中结束放电过程。放电过程的终止特别是通过断开的开关3和6或6a-6f来表征。

图3以示意性形式示出了根据本发明的传动系200。示例性地，为传动系设置两个动力装置，内燃机13和电机7。动力装置7、13可借助于离合器14机械耦合。动力装置的旋转运动和转矩借助于离合器15传递到变速器16上。变速器16在输出侧与传动轮17耦合。装置18、特别是控制设备被设置用于触发能量存储器5的电路和电网10的放电电路11和12。

Claims (13)

1.一种用于使电网（10）的中间电路（9）放电的方法（100），其中在所述电网（10）上能连接负载（7），其特征在于，设置第一放电电路（11）和第二放电电路（12）用于使所述中间电路（9）放电，并且在第一步骤中，所述中间电路（9）借助于第一放电电路（11）至少部分地放电，并且在随后的第二步骤（104）中，所述中间电路（9）借助于所述第二放电电路（12）进一步放电，其中所述第二放电电路（12）包括电机（7），并且其中所述电机本身作为放电电阻或者所述电机（7）用于对所述中间电路进行放电，其中所述负载包括所述电机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述第一放电电路（11）使所述中间电路（9）放电（102）的第一步骤与检测到事故识别信号相关地实现。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中间电路（9）借助于所述第二放电电路（12）在可预先确定的持续时间结束后放电。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，与中间电路电压（2）的水平相关地（103）执行第二步骤（104）。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述中间电路电压（2）的水平超过可预先确定的值时执行第二步骤（104）。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电网（10）是高压电网。

7.一种用于使电网（10）的中间电路（9）放电的装置，其中在所述电网（10）上能连接负载（7），其特征在于，设置第一放电电路（11）和第二放电电路（12）用于使所述中间电路（9）放电，并且设置装置（18），所述装置这样触发所述放电电路（11、12）用于使中间电路（9）放电，使得在第一步骤中，所述中间电路（9）借助于所述第一放电电路（11）至少部分地放电，并且在随后的第二步骤（104）中，所述中间电路（9）借助于所述第二放电电路（12）进一步放电，其中所述第二放电电路（12）包括电机（7），并且其中所述电机本身作为放电电阻或者所述电机（7）用于对所述中间电路进行放电，其中所述负载包括所述电机。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，为了使所述中间电路（9）借助于所述第一放电电路（11）放电而设置至少一个第一电阻（4），并且为了借助于所述第二放电电路（12）进行放电而设置至少一个第二电阻（7）。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，用于使中间电路（9）放电的第二放电电路（12）包括负载（7）的组件，所述负载连接到所述电网（10）上。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置，其特征在于，为了使所述负载（7）电耦合到电网（10）上和与之分离而设置至少一个开关（6）。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，设置多个开关（6a…6f），所述多个开关如此布置并且能如此触发，使得可以由所述电网（10）为多相负载（7）提供交流电。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电网（10）是高压电网。

13.一种用于车辆的传动系（200），其具有根据权利要求7至12所述的、用于使电网（10）的中间电路（9）放电的装置。