CN108292918A - 用于开关，尤其用于机动车的电子控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于开关，尤其用于机动车的电子控制装置。本发明涉及一种电子装置(1)，尤其用于机动车的电子装置(1)，此装置包括开关(2)，且装置设计成在切换状态中允许借助于电位的此差异对穿过开关的电源电流的变化进行控制。

Description

用于开关，尤其用于机动车的电子控制装置

技术领域

本发明涉及一种电子装置，尤其用于机动车的电子装置。

背景技术

由IGBT晶体管形成的开关是已知的。

在切换这种类型的开关期间，电源电流的变化可能非常高，这可在开关的端子处产生可能损害所述端子的过量电压。

发明内容

本发明旨在弥补此缺陷。

因此，本发明的主题是电子装置，尤其用于机动车的电子装置，此装置包括：

-开关，布置成从闭合状态切换为断开状态，

●在闭合状态中，电源电流穿过开关，

●在断开状态中，开关阻止电源电流穿过，

●当在切换状态中，开关从闭合状态切换为断开状态或从断开状态切换为闭合状态时，开关具有电源电流变化的频率，

-电位的两个测量点，以这种方式布置：使得在从闭合状态到断开状态的切换状态中在这两个测量点之间的现有电感伴有在两个点之间的电位差，

装置布置成在切换状态中允许使用此电位差对穿过开关的电源电流的变化进行控制。

归功于本发明，有可能获得在切换状态期间电源电流穿过开关的图像，这使得有可能控制电源电流的变化，且这通过测量在两个测量点(在其之间存在电感)之间的电位差。

本发明尤其使得有可能具有更可靠的装置。

本发明通过有足够电感值而使得有可能具有电流的变化的最优测量值。

在本发明的一实施例中，电源电流的变化的频率(也称为FdI/dt)基本上介于1兆赫(MHz)与100兆赫之间，确切地说介于10兆赫与50兆赫之间。

有利地，两个电位测量点之间的电感大于0.5纳亨(nHenry)，确切地说大于1纳亨，例如2纳亨。与电流的变化值相关的这些电感值，有利地使得有可能获得几伏特的电压，例如介于1伏特与100伏特之间，确切地说介于1伏特与10伏特之间的电压。

具体来说，在比电源电流的变化的频率(FdI/dt)低的频率下，确切地说在比电源电流的变化的频率(FdI/dt)小100倍的频率下，在两个测量点处的电位实质上相等。此电位差例如小于0.25伏特，介于例如0.02伏特与0.25伏特之间。

优选地，在切换状态中，在两个测量点之间的电位差用于确定穿过开关的电源电流的变化。

在切换状态中，在两个测量点之间的电位差尤其维持恒定。

有利地，在切换状态中，两个测量点之间的电位差使用对穿过开关的电源电流进行控制来维持恒定。

在本发明的一实施例中，开关是晶体管。

晶体管可以是绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，包括集电极、发射极以及栅极。

或者，晶体管是金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，MOSFET)。

在本发明的一实施例中，两个测量点布置在开关的上游。

在此情况下，确切地说当开关是IGBT时，两个测量点中的一个有利地放置在开关的集电极处。

或者，两个测量点布置在开关下游。

在此情况下，确切地说当开关是IGBT时，两个测量点中的一个有利地放置在开关的发射极处。

如果需要，那么装置包括至少两个串联开关。

有利地，装置包括两两串联为一组的六个开关，其中三组并联。举例来说，装置可形成布置成例如(用于供应三相电机)的三个桥臂。

在本发明的一实施例中，两个测量点通过由电导体所形成的电路径连接在一起，所述电导体优选地包括导体轨道或导体杆(确切地说是汇流条(busbar))，或电连接凸耳(electrical coupling lug)或电接合(bonding)。

有利地，两个点之间的电路径不含特定于电感的电子组件，确切地说不含电感线圈。电路径上的现有电感是电路径的固有杂散电感(stray inductance)。本发明使得有可能利用此杂散电感。

根据本发明的装置可形成电子电源模块(Power Module)或反相器。

在本发明的一实施例中，装置包括接收所述电源电流且配置成使所述开关与装置外部的元件相连接的导电端子，且

两个测量点中的至少一个是与所述导电端子相整合的引脚。

在替代方案中，导电端子是配置成连接到电子装置的电源的端子的端子；或是配置成连接到由电源电流控制的外部元件的端子。

本发明针对对象更具有一种用于控制包括开关的电子装置中的电源电流的变化的方法，其中所述方法包括由以下组成的步骤：

-通过测量两个测量点(在其之间存在电感)之间的电位差来控制电源电流的变化。

附图说明

在参考附图阅读借助于非限制性实例给定的以下描述时，将更好地理解本发明，且本发明的其它细节、特征以及优势将呈现，在所述附图中：

-图1到图5示意性且部分地示出根据本发明的若干实施例的电子装置。

-图6和图7示出本发明的示范性实施例。

具体实施方式

图1示出用于机动车的电子装置1，其中此装置包括：

-开关2，布置成用于从闭合状态过渡到断开状态，

●在闭合状态中，电源电流Ic穿过开关，

●在断开状态中，开关阻止电源电流Ic穿过，

●当在切换状态中开关2从闭合状态切换为断开状态时，开关具有电源电流的变化的频率FdI/dt，

-电位的两个测量点P，以这种方式布置：使得在从闭合状态到断开状态的切换状态中在这两个测量点之间的现有电感3伴有电位差U，或两个点P之间的压力U，

其中装置1布置成在切换状态中允许使用此电位差对穿过开关的电源电流的变化进行控制。

在所描述的实例中，开关2是包括集电极C、发射极E以及栅极G的IGBT晶体管。此晶体管2由栅极G与发射极E之间的栅极电压控制。

电源电流Ic的变化的频率FdI/dt基本上介于10兆赫与50兆赫之间。

电位的两个测量点P之间的电感大于2纳亨。

在比电源电流的变化的频率FdI/dt低的频率下，确切地说在比电源电流的变化的频率FdI/dt小100倍的频率下，在两个测量点P处的电位实质上相等。

在切换状态中，在两个测量点P之间的电位差U用于确定穿过开关的电源电流的变化。电压U的值作为比例的系数与电流随两个测量点之间的电感的值的变化成比例。在切换状态中，两个测量点之间的电位差U使用对穿过开关的电源电流进行控制来维持恒定。

在图1的实例中，两个测量点P布置在开关2的下游。

在此情况下，两个测量点P中的一个有利地放置在开关2的发射极E处。

或者，如图2中所示，两个测量点P布置在开关2的上游。

在此情况下，两个测量点P中的一个有利地放置在开关2的集电极C处。

如图3中所示，有可能实现电感3同时在开关2的上游和下游的存在情况，且在此情况下，在切换状态期间使用两个电感3中的仅一个来控制电源电流Ic的变化。这允许对装置的电子解决方案的选择自由度。实际上，从电子角度来说，在开关2的入口或出口处的电位差的测量是相同的。

图4和图5示出包括两个串联开关2的装置1。

在图4的实例中，电感3中的一个在两个IGBT的上游，且其它电感3在两个IGBT的下游。

另一方面，在图5的实例中，电感3中的一个布置在两个IGBT之间，且电感3中的另一个在两个IGBT的下游。

当然，电感的放置的其它组合也是可能的。

在未示出的一实例中，装置可包括两两串联为一组的六个开关，其中三组并联。

在所描述的实例中，两个测量点P通过由电导体7形成的电路径连接在一起，所述电导体7包括导体轨道或导体杆(确切地说是汇流条)，或电连接凸耳。

有利地，两个点之间的电路径不含特定于电感的电子组件，确切地说不含电感线圈。

根据本发明的装置可形成电子电源模块，或配备有所述电子电源模块的反相器。

图6和图7示出本发明的一实施例，其中测量点P中的一个是与导电端子100、110相整合的引脚102、112。导电端子100、110通过接收电源电流Ic使开关2与电子装置1外部的元件相连接。

导电端子可以是配置成连接到电子装置1的电源的端子的端子100，例如如图6中所示。具体来说，端子100可连接到电子装置1的电源的负极。

导电端子可以是配置成连接到由电源电流Ic控制的外部元件的端子110，例如如图7中所示。具体来说，端子110可配置成连接到电机的相线。

在现有技术中，测量点由与电端子100、110分离的引脚形成且连接到开关2的集电极或发射极。对装置1中的电源电流Ic的变化进行控制随后涉及电连接的特定步骤。在此实施例中，因为装置1的电端子100、110在任何情况下都连接到开关2以便开关2执行其电子功能，所以通过将引脚102、112整合到端子100、110中，避免电连接的额外步骤。

具体来说，端子100、110可以是单个工件中的部件，所述单个工件包括预期容纳装置1外部的元件的连接件的第一部分100a、110a，以及预期容纳开关2的连接件的第二部分100b、110b。

在一特定实例中，电子装置1包括配置成连接到电子装置1的电源的端子的第一端子100，以及配置成连接到由电源电流Ic控制的外部元件的第二端子110。在图6、图7中所示的实例中，若干开关2并联。图6表示底部侧上的开关，所述开关尤其与定位于图5中所示的臂的底部部分中的开关相对应。图7示出了顶部侧上的开关，所述开关尤其与定位于图5中所示的臂的顶部部分中的开关相对应。

具体来说，第一端子100和第二端子110可定位在其上安放开关2的衬底120的边缘处。具体来说，第一端子100和第二端子110可定位在衬底120的相对边缘上。装置1还可包括预期在装置1与用于控制装置1外部的开关的单元之间产生电连接的端子130(称为控制端子)，确切地说是控制卡。

第一端子100或第二端子110可通过一个或若干个电连接凸耳122与开关2的端子相连接。具体来说，第一端子100的第二部分100b可通过电连接凸耳122连接到底部侧上的开关2下游的电感3的端部。控制端子130的第一引脚131可连接到底部侧上的开关2的发射极E。控制端子130的第二引脚132可连接到底部侧上的开关2的栅极G。第三引脚133可连接到底部侧上的开关的集电极C。

第二端子110的第二部分110b可通过电连接凸耳122连接到顶部侧上的开关2下游的电感3的端部。具体来说，控制端子130的第四引脚134可连接到顶部侧上的开关2的发射极E。控制端子130的第五引脚135可连接到顶部侧上的开关2的栅极G。第六引脚136可连接到顶部侧上的开关的集电极C。

控制端子130还可包括连接到安放在衬底120上的温度传感器的引脚137、138。

第三端子113可叠置在第一端子100上以便连接到电源的源极。第三端子113尤其配置成连接到具有与连接到第一端子100的极性相对的电源的端子。

Claims (14)

1.一种用于开关，尤其用于机动车的电子控制装置(1)，其中此装置特征在于其包括：

开关(2)，布置成从闭合状态切换为断开状态，

在所述闭合状态中，电源电流(Ic)穿过所述开关，

在所述断开状态中，所述开关阻止所述电源电流穿过，

当在切换状态中，所述开关从所述闭合状态切换为所述断开状态或从所述断开状态切换为所述闭合状态时，所述开关具有所述电源电流变化的频率(FdI/dt)，

电位的两个测量点(P)，以这种方式布置：使得在从所述闭合状态到所述断开状态的所述切换状态中在这两个测量点之间的现有电感伴有在所述两个点之间的电位差，

所述装置布置成在所述切换状态中允许使用此电位差对穿过所述开关的所述电源电流的所述变化进行控制。

2.根据前述权利要求所述的电子控制装置，其中基础的所述电源电流的所述变化的所述频率(FdI/dt)包括介于1兆赫与100兆赫之间，确切地说介于10兆赫与50兆赫之间。

3.根据权利要求1或2所述的电子控制装置，其中电位的所述两个测量点之间的所述电感大于0.5纳亨，确切地说大于1纳亨，例如2纳亨。

4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电子控制装置，其中在比所述电源电流的所述变化的所述频率(FdI/dt)低的频率下，确切地说在比所述电源电流的所述变化的所述频率(FdI/dt)小100倍的频率下，在所述两个测量点处的所述电位实质上相等。

5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电子控制装置，其中在所述切换状态中，所述两个测量点之间的所述电位差用于确定穿过所述开关的所述电源电流的所述变化。

6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电子控制装置，其中在所述切换状态中，所述两个测量点之间的所述电位差维持恒定。

7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电子控制装置，其中在所述切换状态中，所述两个测量点之间的所述电位差使用对穿过所述开关的所述电源电流进行控制来维持恒定。

8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电子控制装置，其中所述开关是晶体管，确切地说是IGBT晶体管。

9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电子控制装置，其中所述两个测量点(P)布置在所述开关(2)的上游。

10.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的电子控制装置，其中所述两个测量点布置在所述开关(2)的下游。

11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电子控制装置，其中所述两个测量点通过由电导体(7)所形成的电路径连接在一起，所述电导体优选地包括导体轨道或导体杆，确切地说是汇流条，或电连接凸耳。

12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电子控制装置，形成反相器。

13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电子控制装置，包括接收所述电源电流(Ic)且配置成使所述开关(2)与所述装置外部的元件相连接的导电端子(100、110)，且

其中所述两个测量点中的至少一个是与所述导电端子(100、110)相整合的引脚(102、112)。

14.根据前述权利要求所述的电子控制装置，其中所述导电端子是配置成连接到所述电子装置的电源的端子的端子(100)；或是配置成连接到由所述电源电流(Ic)控制的外部元件的端子(110)。