DE102008062633A1 - Control circuit for electronic circuit breaker i.e. insulated gate bipolar transistor-switching unit, has control unit adjusting value of resistor based on determined value, such that actual switching voltage falls below preset threshold - Google Patents

Control circuit for electronic circuit breaker i.e. insulated gate bipolar transistor-switching unit, has control unit adjusting value of resistor based on determined value, such that actual switching voltage falls below preset threshold Download PDF

Info

Publication number
DE102008062633A1
DE102008062633A1 DE102008062633A DE102008062633A DE102008062633A1 DE 102008062633 A1 DE102008062633 A1 DE 102008062633A1 DE 102008062633 A DE102008062633 A DE 102008062633A DE 102008062633 A DE102008062633 A DE 102008062633A DE 102008062633 A1 DE102008062633 A1 DE 102008062633A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
electronic circuit
switching
circuit breaker
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102008062633A
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Dipl.-Ing. Wurster (FH)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102008062633A priority Critical patent/DE102008062633A1/en
Publication of DE102008062633A1 publication Critical patent/DE102008062633A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/165Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches by feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/166Soft switching
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches

Abstract

The circuit (10) has a series resistor (14) designed in a variable manner, and an evaluation and control unit (12) for determining a value of an actual battery voltage (Uz) before a switching operation i.e. switching-off, of an electronic circuit breaker (20). The control unit temporarily adjusts a resistance value of the resistor based on the determined value, such that an actual switching voltage (Us) produced from the sum of the actual voltage and an induction voltage (Uind) falls below a predetermined threshold, where the induction voltage is generated through the switching operation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen elektronischen Leistungsschalter nach dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1 und eine korrespondierende steuerbare Schalteinrichtung mit einer solchen Steuerschaltung.The The invention relates to a control circuit for an electronic circuit breaker according to the preamble of patent claim 1 and a corresponding controllable switching device with such a control circuit.

Bei Leistungselektroniken für Elektroantriebe von Elektro- bzw. Hybridfahrzeugen werden große Ströme geschaltet, die eine Größenordnung von mehreren Hundert Ampere aufweisen können. Beim Abschalten dieser Ströme treten infolge des großen differentiellen Stromanteils, der eine Größenordnung von mehreren kA/μs aufweisen kann, hohe Induktionsspannungen auf, die eine Größenordnung von mehreren Hundert Volt aufweisen können. Dieses Problem wird mit jeder neuen Generation von elektronischen Leistungsschaltern, insbesondere bei Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated-Gate-Bipolar-Transistor), die nachfolgend als IGBT-Schaltelemente bezeichnet werden, schwerwiegender, da die Bauteile schneller und damit die Abschaltzeiten noch kürzer werden. Die kürzeren Schaltzeiten sind an sich von Vorteil, da die Umschaltverluste verringert werden. Durch die kürzeren Schaltzeiten erhöhen sich jedoch auch die Induktionsspannungen, was zu einer Schädigung des elektronischen Leistungsschalters führen kann. Durch eine Vergrößerung des Vorwiderstands des elektronischen Leistungsschalters kann die Abschaltzeit verlängert werden, um die entstehende Induktionsspannung zu reduzieren. Dadurch werden jedoch auch die Umschaltverluste des elektronischen Leistungsschalters vergrößert.at Power electronics for Electric drives of electric or hybrid vehicles are switched large currents, the one order of magnitude of several hundred amperes. When switching off this streams occur as a result of the large differential Current share of an order of magnitude several kA / μs can exhibit high induction voltages on, of an order of magnitude of several hundred volts. This problem comes with every new generation of electronic circuit breakers, in particular in isolated-gate bipolar transistors (insulated gate bipolar transistor), the following as IGBT switching elements be called, more serious, as the components faster and thus the switch-off times are even shorter become. The shorter switching times are in themselves advantageous because the switching losses are reduced. Due to the shorter switching times increase However, the induction voltages, resulting in damage to the can lead to electronic circuit breaker. By enlarging the Resistor resistance of the electronic circuit breaker can the shutdown time extended to reduce the resulting induction voltage. Thereby However, also the switching losses of the electronic circuit breaker increased.

Bei den heute verfügbaren Batteriesystemen ist man jedoch gezwungen, die Ladespannung so hoch wie möglich einzustellen, um in den Batteriesystemen eine möglichst große Energiemenge zu speichern. Bei einem Abschaltvorgang addiert sich die entstehende Induktionsspannung zu einer zu schaltenden Batteriespannung von beispielsweise ca. 400 V. Durch die sich ergebende Summenspannung kann der elektronischen Leistungsschalter zerstört werden, wobei eine maximale Batteriespannung unter Last nur für eine kurze Zeitspanne anliegt, die eine Größenordnung von maximal mehreren Sekunden aufweist.at the ones available today Battery systems, however, one is forced, the charging voltage so high as possible to set in the battery systems to save the largest possible amount of energy. During a shutdown process, the resulting induction voltage is added to a battery voltage to be switched, for example, approx. 400 V. Due to the resulting sum voltage of the electronic Circuit breaker destroyed be, with a maximum battery voltage under load only for a short Time lapse, which is an order of magnitude of a maximum of several seconds.

Da die elektronischen Leistungsschalter auch durch kurzfristige Spannungsspitzen zerstört werden können, kann daher zur Lösung des Problems entweder die zu schaltende Batteriespannung reduziert werden oder ein elektronischer Leistungsschalter aus einer höheren Spannungsfestigkeitsklasse verwendet werden. Durch die reduzierte Batteriespannung reduziert sich jedoch auch die gespeicherte Energie und damit die Reichweite des Fahrzeugs, und durch die Verwendung des elektronischen Leistungsschalters aus der höheren Spannungsklasse vergrößert sich jedoch die erforderliche Chipfläche, wodurch die Kosten steigen und der Wirkungsgrad schlechter wird.There the electronic circuit breakers also by short-term surges be destroyed can, can therefore solve the problem either reduces the battery voltage to be switched or an electronic circuit breaker of a higher dielectric strength class be used. Reduced by the reduced battery voltage but also the stored energy and thus the range of the vehicle, and by the use of the electronic circuit breaker from the higher Voltage class increases however, the required chip area, which increases costs and reduces efficiency.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerschaltung für einen elektronischen Leistungsschalter und eine korrespondierende steuerbare Schalteinrichtung anzugeben, welche die oben genannten Unzulänglichkeiten des Standes der Technik vermeiden oder zumindest abschwächen.task The invention is a control circuit for an electronic circuit breaker and to provide a corresponding controllable switching device, which the above shortcomings avoid the prior art or at least mitigate.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Steuerschaltung für einen elektronischen Leistungsschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einer steuerbaren Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.The Invention solves this object by providing a control circuit for a electronic circuit breaker having the features of the claim 1 and a controllable switching device with the features of Patent claim 5.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist ein Vorwiderstand, über den ein elektronischer Leistungsschalter ansteuerbar ist, veränderbar ausgeführt, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit vor einem Schaltvorgang, insbesondere einem Abschaltvorgang, des elektronischen Leistungsschalters einen Wert einer aktuell zu schaltenden Spannung ermittelt und einen Widerstandswert des veränderbaren Vorwiderstands in Abhängigkeit vom ermittelten Wert der aktuell zu schaltenden Spannung temporär so einstellt, dass eine wirkliche Schaltspannung, welche sich aus der Summe der aktuell zu schaltenden Spannung und einer zu erwarteten durch den Schaltvorgang erzeugten Induktionsspannung zusammensetzt, einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Die Einstellbarkeit des Vorwiderstands ermöglicht in vorteilhafter Weise eine optimale Anpassung der Schaltzeiten an die aktuellen Schaltbedingungen, d. h. an die aktuell zu schaltende Spannung.According to the invention is a Series resistor, over an electronic circuit breaker can be controlled, changeable executed wherein an evaluation and control unit before a switching operation, in particular a shutdown, the electronic circuit breaker determines a value of a current voltage to be switched and a resistance value of changeable Vorwiderstands depending of the determined value of the current voltage to be temporarily set, that a real switching voltage, which is the sum of the currently to be switched voltage and one to be expected by the Switching generated induction voltage composed, a predetermined threshold falls below. The adjustability of the Pre-resistance allows advantageously an optimal adaptation of the switching times to the current switching conditions, d. H. to the currently switching to Tension.

Durch ein temporäres Anheben des Widerstandswertes des veränderbaren Vorwiderstands kann die Induktionsspannung in vorteilhafter Weise reduziert werden, so dass die wirkliche Schaltspannung unterhalb eines für den elektronischen Leistungsschalter kritischen Spannungswertes liegt. Um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen stellt die Auswerte- und Steuereinheit den Widerstandswert des veränderbaren Vorwiderstands in Abhängigkeit von der ermittelte zu schaltende Spannung so klein wie möglich ein. Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ermöglich in vorteilhafter Weise bei gleich bleibender Chipfläche einen Schaltvorgang mit einer höheren aktuell zu schaltenden Spannung, ohne einen elektronischen Leistungsschalter aus einer höheren Spannungsfestigkeitsklasse zu verwenden.By a temporary one Raising the resistance of the variable series resistor can the induction voltage can be reduced in an advantageous manner, so the real switching voltage is below one for the electronic Circuit breaker critical voltage value is. To an optimal Efficiency is achieved by the evaluation and control unit the resistance of the variable Vorwiderstands depending on the determined voltage to be switched as small as possible. The control circuit according to the invention allows advantageously with a constant chip area Switching operation with a higher currently switching voltage, without an electronic circuit breaker from a higher dielectric strength class to use.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuerschaltung stellt die Auswerte- und Steuereinheit den veränderbaren Vorwiderstand temporär auf einen maximalen Widerstandswert ein, wenn der ermittelte Wert der aktuell zu schaltenden Spannung in einem ersten Spannungsbereich liegt, der nur einen Schaltvorgang mit einer minimalen Schaltgeschwindigkeit erlaubt. Der erste Spannungsbereich repräsentiert Spannungswerte der zu schaltenden Spannung, welche in Verbindung mit der durch die minimale Abschaltzeitspanne zu erwartenden Induktionsspannung den vorgegebenen Schwellwert für die wirkliche Schaltspannung nicht übersteigen. Alternativ stellt die Auswerte- und Steuereinheit den veränderbaren Vorwiderstand auf einen minimalen Widerstandswert ein, wenn der ermittelte Wert der aktuell zu schaltenden Spannung in einem zweiten Spannungsbereich liegt, der einen Schaltvorgang mit einer maximalen Schaltgeschwindigkeit erlaubt. Der zweite Spannungsbereich repräsentiert Spannungswerte der zu schaltenden Spannung, welche in Verbindung mit der durch die minimale Abschaltzeitspanne zu erwartenden Induktionsspannung den vorgegebenen Schwellwert für die wirkliche Schaltspannung nicht übersteigen. Nach dem Schaltvorgang stellt die Auswerte- und Steuereinheit den veränderbaren Vorwiderstand auf einen möglichst kleinen Widerstandswert ein, um den Wirkungsgrad der Anordnung zu erhöhen.In an embodiment of the invention Control circuit temporarily sets the evaluation and control unit, the variable resistor to a maximum resistance value when the determined value of the current voltage to be switched is in a first voltage range, which allows only a switching operation with a minimum switching speed. The first voltage range represents voltage values of the voltage to be switched which, in conjunction with the induction voltage to be expected by the minimum switch-off time period, do not exceed the predetermined threshold value for the actual switch voltage. Alternatively, the evaluation and control unit sets the variable resistor to a minimum resistance value when the determined value of the current voltage to be switched is in a second voltage range, which allows a switching operation with a maximum switching speed. The second voltage range represents voltage values of the voltage to be switched which, in conjunction with the induction voltage to be expected by the minimum switch-off time period, do not exceed the predetermined threshold value for the actual switch voltage. After the switching operation, the evaluation and control unit adjusts the variable series resistor to the smallest possible resistance value in order to increase the efficiency of the arrangement.

Eine erfindungsgemäße steuerbare Schalteinrichtung weist mindestens einen elektronischen Leistungsschalter und mindestens eine Steuerschaltung auf, die den elektronischen Leistungsschalter über einen Vorwiderstand ansteuert. Erfindungsgemäß ist der Vorwiderstand, über den der elektronische Leistungsschalter ansteuerbar ist, veränderbar ausgeführt, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit der Steuerschaltung vor einem Schaltvorgang, insbesondere einem Abschaltvorgang, des elektronischen Leistungsschalters einen Wert einer aktuell zu schaltenden Spannung ermittelt und einen Widerstandswert des veränderbaren Vorwiderstands in Abhängigkeit vom ermittelten Wert der aktuell zu schaltenden Spannung temporär so einstellt, dass eine wirkliche Schaltspannung, welche sich aus der Summe der aktuell zu schaltenden Spannung und einer zu erwarteten durch den Schaltvorgang erzeugten Induktionsspannung zusammensetzt, einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.A controllable according to the invention Switching device has at least one electronic circuit breaker and at least one control circuit on which the electronic Circuit breaker over drives a series resistor. According to the invention, the series resistor, via the the electronic circuit breaker is controlled, changeable executed, wherein an evaluation and control unit of the control circuit before a switching operation, in particular a shutdown, the electronic circuit breaker determines a value of a current voltage to be switched and a Resistance value of the variable Vorwiderstands depending of the determined value of the current voltage to be temporarily set, that a real switching voltage, which is the sum of the currently to be switched voltage and one to be expected by the Switching generated induction voltage composed, a predetermined threshold falls below.

In Ausgestaltung der steuerbaren Schalteinrichtung ist der elektronische Leistungsschalter als IGBT-Schaltelement ausgeführt, wodurch hohe Vorwärtssperrspannungen und hohe Ströme geschaltet werden können. Zudem kann der elektronische Leistungsschalter einen Elektroantrieb eines Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs an- oder abschalten. Die erfindungsgemäße steuerbare Schalteinrichtung ermöglicht somit eine optimale Ausnutzung sowohl der Fahrzeugbatterien als auch des elektronischen Leistungsschalters. So können im Vergleich zum Stand Technik kostengünstigere elektronische Leistungsschalter aus einer niedrigeren Spannungsfestigkeitsklasse eingesetzt werden. Zudem kann die korrespondierende Fahrzeugbatterie auf einen höheren Energiegehalt aufgeladen werden, so dass in vorteilhafter Weise eine größere Fahrzeugreichweite realisiert werden kann.In Design of the controllable switching device is the electronic Circuit breaker designed as an IGBT switching element, resulting in high forward reverse voltages and high currents can be switched. In addition, the electronic circuit breaker can be an electric drive of an electric and / or hybrid vehicle on or off. The inventive controllable Switching device allows thus optimal utilization of both the vehicle batteries as also the electronic circuit breaker. So compared to the state of the art cost-effective electronic circuit breakers from a lower dielectric strength class be used. In addition, the corresponding vehicle battery to a higher one Energy content can be charged, so that in an advantageous manner a larger vehicle range can be realized.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.A advantageous embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described.

Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen steuerbaren Schalteinrichtung.The single figure shows a block diagram of an embodiment a controllable according to the invention Switching device.

Wie aus der einzigen Figur ersichtlich ist, umfasst ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen steuerbaren Schalteinrichtung 1, die beispielsweise ein als Elektroantrieb ausgeführtes Lastelement 30 mit einer zu schaltenden Batteriespannung UZ verbindet, einen elektronischen Leistungsschalter 20, der beispielsweise als IGBT-Schaltelement ausgeführt ist, und eine korrespondierende Steuerschaltung 10, die den elektronischen Leistungsschalter 20 über einen veränderbaren Vorwiderstand 14 ansteuert. Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, ermittelt eine Auswerte- und Steuereinheit 12 der Steuerschaltung 10 vor einem Schaltvorgang, insbesondere einem Abschaltvorgang, des elektronischen Leistungsschalters 20 einen Wert einer aktuell zu schaltenden Batteriespannung UZ. So kann die Auswerte- und Steuereinheit 12 beispielsweise eine Messung der aktuell anliegenden Batteriespannung UZ über eine gestrichelt dargestellte Verbindung ausführen. In Abhängigkeit von der ermittelten aktuell zu schaltenden Batteriespannung UZ stellt die Auswerte- und Steuereinheit 12 einen Widerstandswert des veränderbaren Vorwiderstands 14 temporär so ein, dass eine wirkliche Schaltspannung US, welche sich aus der Summe der aktuell zu schaltenden Batteriespannung UZ und einer zu erwarteten durch den Abschaltvorgang erzeugten Induktionsspannung Und zusammensetzt, einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Dieser Einstellvorgang wird durch eine gestrichelt dargestellte Wirklinie zwischen der Auswerte- und Steuereinheit 12 und dem veränderbaren Vorwiderstand 14 repräsentiert. Die durch den Abschaltvorgang erzeugte Induktionsspannung UInd ist von der Höhe des abzuschaltenden durch das Lastelement 30 fließenden Laststroms IL und von der Schaltzeit des elektronischen Leistungsschalters 20 abhängig, wobei die Schaltzeit des Leistungsschalters 20 durch die Größe des Widerstandswertes des Vorwiderstands 14 beeinflusst werden kann. So wird die Abschaltzeitspanne des elektronischen Leistungsschalters 20 durch eine Vergrößerung des Widerstandswerts des Vorwiderstands 14 beispielsweise verlängert und durch eine Reduzierung des Widerstandswerts des Vorwiderstands 14 verkürzt.As can be seen from the single figure, an embodiment of a controllable switching device according to the invention comprises 1 , For example, a designed as an electric drive load element 30 connected to a battery voltage to be switched U Z , an electronic circuit breaker 20 , which is embodied for example as an IGBT switching element, and a corresponding control circuit 10 that the electronic circuit breaker 20 via a variable resistor 14 controls. As can be further seen from the figure, an evaluation and control unit determines 12 the control circuit 10 before a switching operation, in particular a shutdown, the electronic circuit breaker 20 a value of a battery voltage U Z to be currently switched. So can the evaluation and control unit 12 For example, perform a measurement of the currently applied battery voltage U Z via a connection shown in dashed lines. Depending on the determined currently to be switched battery voltage U Z provides the evaluation and control unit 12 a resistance value of the variable series resistor 14 temporarily so that a real switching voltage U S , which is composed of the sum of the currently to be switched battery voltage U Z and an expected induced by the turn-off induction voltage and falls below a predetermined threshold. This adjustment process is represented by a dashed line of action between the evaluation and control unit 12 and the variable resistor 14 represents. The induction voltage U Ind generated by the switch-off process is dependent on the height of the load element to be disconnected 30 flowing load current I L and the switching time of the electronic circuit breaker 20 depending on the switching time of the circuit breaker 20 by the size of the resistance value of the series resistor 14 can be influenced. Thus, the turn-off period of the electronic circuit breaker 20 by increasing the resistance of the series resistor 14 For example, extended and by a Reduzie tion of the resistance value of the series resistor 14 shortened.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der veränderbare Vorwiderstand 14 als Teil der Steuerschaltung 10 ausgeführt, an den eine Steuerspannung bzw. Gatespannung UG für den elektronischen Leistungsschalter 20 angelegt wird. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der veränderbare Vorwiderstand 14 in Reihe zu einem bereits vorhandenen nicht dargestellten festen Vorwiderstand oder Gatewiderstand des elektronischen Leistungsschalters 20 geschaltet werden. Bei dieser Ausführungsform entspricht ein minimaler Widerstandswert des gesamten Vorwiderstands dann dem festen Widerstandswert des Vorwiderstands, und ein maximaler Widerstandswert entspricht der Summe aus dem festen Widerstandswert des festen Vorwiderstands und einem maximalen Widerstandswert des veränderbaren Vorwiderstands 14.In the illustrated embodiment, the variable resistor is 14 as part of the control circuit 10 executed, to which a control voltage or gate voltage U G for the electronic circuit breaker 20 is created. In an alternative embodiment, the variable resistor can 14 in series with an existing, not shown, fixed series resistor or gate resistance of the electronic circuit breaker 20 be switched. In this embodiment, a minimum resistance value of the entire series resistor then corresponds to the fixed resistance value of the series resistor, and a maximum resistance value corresponds to the sum of the fixed resistance value of the fixed series resistor and a maximum resistance value of the variable series resistor 14 ,

Durch ein temporäres Anheben des Widerstandswertes des veränderbaren Vorwiderstands 14 kann die Auswerte- und Steuereinheit 12 die Induktionsspannung UInd in vorteilhafter Weise reduzieren, so dass die wirkliche Schaltspannung US unterhalb eines für den elektronischen Leistungsschalter 20 kritischen Spannungswertes liegt. Die Auswerte- und Steuereinheit 12 macht das Anheben des Widerstandswerts des veränderbaren Vorwiderstands 14 vom Wert der anliegenden aktuell zu schaltenden Batteriespannung UZ abhängig. Wenn die aktuell zu schaltenden Batteriespannung UZ in einem Spannungsbereich liegt, der einen Schaltvorgang mit maximaler Geschwindigkeit ermöglicht, dann wird der Widerstandswert des veränderbaren Vorwiderstands 14 so klein wie möglich eingestellt, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen. Dieser Betriebszustand liegt in der Regel zu mindestens 95% der Einsatzfälle der Steuerschaltung 10 vor. Dieser Spannungsbereich repräsentiert Spannungswerte der aktuell zu schaltenden Batteriespannung UZ, die in Summe mit der durch die minimale Abschaltzeitspanne zu erwartenden Induktionsspannung UInd den vorgegebenen Schwellwert für die wirkliche Schaltspannung US nicht übersteigen.By temporarily raising the resistance value of the variable series resistor 14 can be the evaluation and control unit 12 reduce the induction voltage U Ind in an advantageous manner, so that the actual switching voltage U S below one for the electronic circuit breaker 20 critical voltage value is. The evaluation and control unit 12 makes the raising of the resistance value of the variable series resistor 14 from the value of the applied currently to be switched battery voltage U Z dependent. When the battery voltage U Z to be currently switched is in a voltage range that enables a maximum speed switching operation, then the resistance value of the variable series resistor becomes 14 set as small as possible to achieve optimum efficiency. This operating state is usually at least 95% of the applications of the control circuit 10 in front. This voltage range represents voltage values of the battery voltage U Z currently to be switched, which in total do not exceed the predefined threshold value for the actual switching voltage U S due to the induction voltage U Ind expected by the minimum switch-off time span.

Wenn der Wert der aktuell zu schaltenden Batteriespannung UZ dagegen in einem anderen Spannungsbereich liegt, der eine Reduzierung der Induktionsspannung verlangt, dann vergrößert die Auswerte- und Steuereinheit 12 den Widerstandswert des veränderbaren Vorwiderstands 14 kurzzeitig, so dass die Summe aus der aktuell zu schaltenden Batteriespannung UZ und der zu erwartenden Induktionsspannung UInd unterhalb der für den elektronischen Leistungsschalter 20 kritischen Spannung liegt, da die entstehende Induktionsspannung UInd durch die aufgrund der Erhöhung des Widerstandswerts des Vorwiderstands 14 verlängerte Abschaltzeit reduziert wird. Dieser Spannungsbereich repräsentiert Spannungswerte der aktuell zu schaltenden Batteriespannung UZ, die in Summe mit der durch die minimale Abschaltzeitspanne zu erwartenden Induktionsspannung den vorgegebenen Schwellwert für die wirkliche Schaltspannung nicht übersteigen. Nach dem Schaltvorgang stellt die Auswerte- und Steuereinheit 12 den veränderbaren Vorwiderstand 14 auf einen möglichst kleinen Widerstandswert ein, um den Wirkungsgrad der Anordnung zu erhöhen.On the other hand, if the value of the battery voltage U Z currently to be switched lies in another voltage range which requires a reduction of the induction voltage, then the evaluation and control unit increases 12 the resistance value of the variable series resistor 14 briefly, so that the sum of the currently to be switched battery voltage U Z and the expected induction voltage U Ind below that for the electronic circuit breaker 20 Critical voltage is because the resulting induction voltage U Ind by due to the increase in the resistance of the series resistor 14 extended shutdown time is reduced. This voltage range represents voltage values of the battery voltage U Z currently to be switched, which do not exceed the predetermined threshold value for the actual switching voltage in total with the induction voltage to be expected due to the minimum switch-off time interval. After the switching process is the evaluation and control unit 12 the variable resistor 14 to a value as small as possible in order to increase the efficiency of the arrangement.

Mehrere der erfindungsgemäßen steuerbaren Schalteinrichtung 1 können beispielsweise zum An- und Abschalten eines Elektroantriebs in einem Elektro- und/oder Hybridfahrzeug verwendet werden, wodurch eine optimale Ausnutzung der Batterien und der elektronischen Leistungsschalter 20 sowohl unter technischen als auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten ermöglicht wird. So können im Elektro- bzw. Hybridfahrzeug im Vergleich zu einer höheren Spannungsfestigkeitsklasse kostengünstigere elektronische Leistungsschalter 20 verwendet werden und durch die höhere aktuell zu schaltenden Batteriespannung UZ kann ein höherer Energiegehalt der Batterien und damit eine größere Fahrzeugreichweite realisiert werden.Several of the controllable switching device according to the invention 1 For example, they may be used to turn on and off an electric drive in an electric and / or hybrid vehicle, thereby optimizing the utilization of the batteries and electronic circuit breakers 20 is made possible both from a technical and from a business point of view. Thus, in the electric or hybrid vehicle compared to a higher dielectric strength class cheaper electronic circuit breakers 20 can be used and by the higher current to be switched battery voltage U Z , a higher energy content of the batteries and thus a larger vehicle range can be realized.

11
steuerbare Schalteinrichtungcontrollable switching device
1010
Steuerschaltungcontrol circuit
1212
Auswerte- und Steuereinheitevaluation and control unit
1414
Gatewiderstandgate resistor
2020
elektronischer Leistungsschalterelectronic breakers
3030
Lastelementload element
UZ U Z
Batteriespannungbattery voltage
UInd U Ind
Induktionsspannunginduction voltage
US U S
Schaltspannungswitching voltage
UG U G
Gatespannunggate voltage

Claims (7)

Steuerschaltung für einen elektronischen Leistungsschalter, der über einen Vorwiderstand (14) ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwiderstand (14) veränderbar ausgeführt ist, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (12) vor einem Schaltvorgang, insbesondere einem Abschaltvorgang, des elektronischen Leistungsschalters (20) einen Wert einer aktuell zu schaltenden Spannung (UZ) ermittelt und einen Widerstandswert des veränderbaren Vorwiderstands (14) in Abhängigkeit vom ermittelten Wert der aktuell zu schaltenden Spannung (UZ) temporär so einstellt, dass eine wirkliche Schaltspannung (US), welche sich aus der Summe der aktuell zu schaltenden Spannung (UZ) und einer zu erwarteten durch den Schaltvorgang erzeugten Induktionsspannung (UInd) zusammensetzt, einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.Control circuit for an electronic circuit breaker, which has a series resistor ( 14 ) is controllable, characterized in that the series resistor ( 14 ) is variable, wherein an evaluation and control unit ( 12 ) before a switching operation, in particular a switch-off, the electronic circuit breaker ( 20 ) determines a value of a current to be switched voltage (U Z ) and a resistance value of the variable series resistor ( 14 ) as a function of the determined value of the current voltage to be switched (U Z ) temporarily set so that a real switching voltage (U S ), which is generated from the sum of the currently switched voltage (U Z ) and one to be expected by the switching operation Induction voltage (U Ind ) composed, falls below a predetermined threshold. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (12) den veränderbaren Vorwiderstand (14) temporär auf einen maximalen Widerstandswert einstellt, wenn der ermittelte Wert der aktuell zu schaltenden Spannung (UZ) in einem ersten Spannungsbereich liegt, der nur einen Schaltvorgang mit einer minimalen Schaltgeschwindigkeit erlaubt.Control circuit according to claim 1, characterized in that the evaluation and control unit ( 12 ) the variable resistor ( 14 ) adjusts temporarily to a maximum resistance value when the determined value of the current voltage to be switched (U Z ) is in a first voltage range, which allows only a switching operation with a minimum switching speed. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (12) den veränderbaren Vorwiderstand (14) auf einen minimalen Widerstandswert einstellt, wenn der ermittelte Wert der aktuell zu schaltenden Spannung (UZ) in einem zweiten Spannungsbereich liegt, der einen Schaltvorgang mit einer maximalen Schaltgeschwindigkeit erlaubt.Control circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation and control unit ( 12 ) the variable resistor ( 14 ) sets to a minimum resistance value when the detected value of the current voltage to be switched (U Z ) is in a second voltage range which allows a switching operation with a maximum switching speed. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (12) den veränderbaren Vorwiderstand (14) nach dem Schaltvorgang auf einen möglichst kleinen Widerstandswert einstellt.Control circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation and control unit ( 12 ) the variable resistor ( 14 ) adjusts to the smallest possible resistance value after the switching operation. Steuerbare Schalteinrichtung mit mindestens einem elektronischen Leistungsschalter (20) und mindestens einer Steuerschaltung (10), die den elektronischen Leistungsschalter (20) über einen Vorwiderstand (14) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steuerschaltung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgeführt ist.Controllable switching device with at least one electronic circuit breaker ( 20 ) and at least one control circuit ( 10 ), the electronic circuit breaker ( 20 ) via a series resistor ( 14 ), characterized in that the at least one control circuit ( 10 ) is executed according to one of claims 1 to 4. Steuerbare Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Leistungsschalter (20) als IGBT-Schaltelement ausgeführt ist.Controllable switching device according to claim 5, characterized in that the electronic circuit breaker ( 20 ) is designed as an IGBT switching element. Steuerbare Schalteinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Leistungsschalter (20) einen Elektroantrieb (30) eines Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs an- oder abschaltet.Controllable switching device according to claim 5 or 6, characterized in that the electronic circuit breaker ( 20 ) an electric drive ( 30 ) of an electric and / or hybrid vehicle on or off.
DE102008062633A 2008-12-17 2008-12-17 Control circuit for electronic circuit breaker i.e. insulated gate bipolar transistor-switching unit, has control unit adjusting value of resistor based on determined value, such that actual switching voltage falls below preset threshold Withdrawn DE102008062633A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008062633A DE102008062633A1 (en) 2008-12-17 2008-12-17 Control circuit for electronic circuit breaker i.e. insulated gate bipolar transistor-switching unit, has control unit adjusting value of resistor based on determined value, such that actual switching voltage falls below preset threshold

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008062633A DE102008062633A1 (en) 2008-12-17 2008-12-17 Control circuit for electronic circuit breaker i.e. insulated gate bipolar transistor-switching unit, has control unit adjusting value of resistor based on determined value, such that actual switching voltage falls below preset threshold

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008062633A1 true DE102008062633A1 (en) 2009-09-17

Family

ID=40953207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008062633A Withdrawn DE102008062633A1 (en) 2008-12-17 2008-12-17 Control circuit for electronic circuit breaker i.e. insulated gate bipolar transistor-switching unit, has control unit adjusting value of resistor based on determined value, such that actual switching voltage falls below preset threshold

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008062633A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2495876A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-05 ABB Oy Control of semiconductor component
CN104953501A (en) * 2015-06-15 2015-09-30 巫立斌 Adjustable air switch

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2495876A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-05 ABB Oy Control of semiconductor component
US8575974B2 (en) 2011-03-01 2013-11-05 Abb Oy Method and control circuit for controlling a power semiconductor component
CN104953501A (en) * 2015-06-15 2015-09-30 巫立斌 Adjustable air switch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016118190B4 (en) Gate voltage control device
DE102009019531A1 (en) Electrically drivable motor vehicle, has electronic switching arrangement comprising electronic circuit breakers, where vehicle batteries are individually or combinely interconnected to electric consumer by circuit breakers
EP2516198A2 (en) Method for fault recognition in an electric motor actuated by an inverter in a motor vehicle, and device for monitoring an operation of the electric motor
DE102011082568A1 (en) DC circuit breaker
DE102008062633A1 (en) Control circuit for electronic circuit breaker i.e. insulated gate bipolar transistor-switching unit, has control unit adjusting value of resistor based on determined value, such that actual switching voltage falls below preset threshold
DE102015110513B3 (en) Power semiconductor circuit with a field effect transistor
WO2020165215A1 (en) Electronic switch with current regulation
EP2599213A2 (en) Converter system and method for operating such a converter system
EP3174204B1 (en) Method and device for controlling an electric or electronic switching element
DE102011088976A1 (en) Arrangement for controlling an electric vacuum pump
DE69838771T2 (en) Method and device for detecting and treating short circuit phenomena for power semiconductor elements
WO2015039733A1 (en) Improved actuation for switching on igbt
DE102018211841B4 (en) Driver circuit for switching edge modulation of a circuit breaker
DE102019132183B4 (en) Power semiconductor device with a half-bridge circuit
WO2014032894A2 (en) Method for driving an active bridge rectifier in the event of load shedding, rectifier arrangement and computer program product
DE102022210138B3 (en) Circuit arrangement for power semiconductors, method for control, power electronic device, electronic module, electric drive and vehicle
WO2019149346A1 (en) Method for switching off a power semiconductor component
DE872598C (en) Switching device, especially for periodic switching
EP3469699B1 (en) Method for controlling parallel, backward conductive semiconductor switch
DE102021111770A1 (en) Method for controlling an electrical machine and electrically or partially electrically driven vehicle for carrying out the method
WO2023072494A1 (en) Converter and method for bringing an actual transformation ratio into line with a target transformation ratio
WO2021223816A1 (en) Method for operating a silicon carbide, sic, mosfet assembly, and device
DE102016207384A1 (en) Method for protecting a semiconductor switch, protective device for a semiconductor switch and drive circuit for a semiconductor switch
DE102009047435A1 (en) Method for generating control signals
DE102022206434A1 (en) Method for the monitored switching on of a consumer

Legal Events

Date Code Title Description
OAV Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140701