DE102009049977A1

DE102009049977A1 - Systeme und Verfahren zum Entladen einer Busspannung unter Verwendung von Halbleitereinrichtungen

Info

Publication number: DE102009049977A1
Application number: DE200910049977
Authority: DE
Inventors: Keming Torrance Chen; Christopher P. Lakeville Henze; Stephen Raiser; George R. Redondo Beach Woody
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2010-05-20
Also published as: CN101728821A; CN101728821B; US20100102638A1; US8022569B2

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zum Entladen eines Hochspannungsbusses unter Verwendung von Halbleitereinrichtungen bereitgestellt. Ein Entladesystem für eine erste Spannungssammelleitung und eine zweite Spannungssammelleitung umfasst eine erste Halbleitereinrichtung, die mit einer ersten Spannungssammelleitung gekoppelt ist, und eine zweite Halbleitereinrichtung, die zwischen die erste Halbleitereinrichtung und eine zweite Spannungssammelleitung gekoppelt ist. Eine Steuerungsschaltung ist mit der ersten Halbleitereinrichtung und der zweiten Halbleitereinrichtung gekoppelt. Die Steuerungsschaltung ist ausgestaltet, um in Ansprechen auf eine Entladebedingung die erste Halbleitereinrichtung zu aktivieren und um die zweite Halbleitereinrichtung allmählich zu aktivieren, so dass das Energiepotential zwischen der ersten Spannungssammelleitung und der zweiten Spannungssammelleitung durch die Halbleitereinrichtungen allmählich dissipiert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen des hier beschriebenen Gegenstands betreffen allgemein Spannungsentladungsschaltungen, und insbesondere betreffen Ausführungsformen des Gegenstands Entladeschaltungen, die zur Verwendung beim Entladen einer Hochspannungs-Buskapazität, die bei Elektro- und Hybridfahrzeugen anzutreffen ist, geeignet sind.
HINTERGRUND
In den letzten Jahren haben technologische Fortschritte sowie immer neu entstehende Geschmacksrichtungen hinsichtlich des Stils zu wesentlichen Veränderungen bei der Konzeption von Kraftfahrzeugen geführt. Eine der Veränderungen betrifft die Leistungsverwendung und die Komplexität der verschiedenen elektrischen Systeme in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Fahrzeugen mit alternativem Kraftstoff, wie etwa Hybrid-, Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeugen.
Bei den meisten Hybridfahrzeugen werden Energiespeichereinrichtungen, wie etwa Kondensatoren, oft verwendet, um den Wirkungsgrad dadurch zu verbessern, dass sie Energie innerhalb des Antriebsstrangsystems aufnehmen oder zusätzliche Leistung während Betriebsperioden liefern, wenn eine primäre Energiequelle die benötige Leistung nicht schnell genug liefern kann. Beispielsweise kann ein regeneratives Bremsen oder Nutzbremsen verwendet werden, um Energie aufzufangen, indem kinetische Energie in elektrische Energie umgesetzt wird und die elektrische Energie in einer Kondensatorbank zur späteren Verwendung gespeichert wird. Um einem Hochspannungsbetrieb in Kraftfahrzeugen Rechnung zu tragen, werden oft Kondensatorbänke oder Superkondensatoren verwendet, weil sie die Fähigkeit aufweisen, Energie schnell zu speichern, und mit einer viel höheren Rate als andere Energiequellen entladen werden können. Kondensatoren können jedoch eine Ladung behalten, nachdem Leistung von einer Schaltung entfernt wurde und ein Kraftfahrzeug ausgeschaltet wurde. Daher sollten Hochspannungskondensatoren nach einem Ausschalten eines Fahrzeugs oder vor einem Zugriff auf das Gerätegehäuse der Kondensatoren korrekt entladen werden.
Das Entladen eines Kondensators wird typischerweise bewerkstelligt, indem ein Entlade- oder Ableitwiderstand parallel zu dem Kondensator oder den Busanschlüssen platziert wird. Abgesehen davon, dass sie zusätzliche Komponenten benötigen, benötigen diese Entwürfe auch Entladewiderstände mit der Fähigkeit, eine große Durchschnittsleistungsdissipierung zu bewältigen. Diese Widerstände belegen allgemein eine größere Oberfläche und erfordern oft zusätzliche Kabelbäume, Verbinder und Kühlkörper, was verhindert, dass die Entladewiderstände an eine Leiterplatte angebaut werden können. Zusätzlich zu den erhöhten Raumanforderungen werden diese Entladeschaltungen während der meisten normalen Betriebsmodi nicht verwendet.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Es wird eine Vorrichtung für ein Entladesystem für eine erste Spannungssammelleitung und eine zweite Spannungssammelleitung bereitgestellt. Zwischen der ersten Spannungssammelleitung und der zweiten Spannungssammelleitung existiert ein Energiepotential. Das Entladesystem umfasst eine erste Halbleitereinrichtung, die mit der ersten Spannungssammelleitung gekoppelt ist, und eine zweite Halbleitereinrichtung, die zwischen die erste Halbleitereinrichtung und die zweite Spannungssammelleitung gekoppelt ist. Eine Steuerungsschaltung ist mit der ersten Halbleitereinrichtung und der zweiten Halbleitereinrichtung gekoppelt. Die Steuerungsschaltung ist so ausgestaltet, dass sie die erste Halbleitereinrichtung in Ansprechen auf eine Entladebedingung aktiviert, und dass sie die zweite Halbleitereinrichtung in Ansprechen auf die Entladebedingung allmählich aktiviert, so dass das Energiepotential durch die Halbleitereinrichtungen allmählich dissipiert wird.
Bei einer anderen Ausführungsform wird eine Vorrichtung für ein elektrisches System zur Verwendung in einem Fahrzeug bereitgestellt. Das elektrische System umfasst eine Kapazität zwischen einer ersten Spannungssammelleitung und einer zweiten Spannungssammelleitung. Das elektrische System umfasst ferner ein Wechselrichtermodul mit einem Phasenschenkel, der einen ersten Transistor, der mit der ersten Spannungssammelleitung gekoppelt ist, und einen zweiten Transistor umfasst, der zwischen den ersten Transistor und die zweite Spannungssammelleitung gekoppelt ist. Eine Steuerungsschaltung ist mit dem Wechselrichtermodul gekoppelt. Die Steuerungsschaltung ist so ausgestaltet, dass sie eine konstante Spannung an den Gateanschluss des ersten Transistors anlegt, wobei die konstante Spannung größer als die Schwellenwertspannung des ersten Transistors ist. Die Steuerungsschaltung ist ferner so ausgestaltet, dass sie eine Steuerspannung an den Gateanschluss des zweiten Transistors anlegt. Die Steuerspannung ist anfänglich niedriger als die Schwellenwertspannung des zweiten Transistors, und die Steuerungsschaltung ist so ausgestaltet, dass sie die Steuerspannung allmählich auf eine Spannung erhöht, die größer als die Schwellenwertspannung ist, so dass der zweite Transistor allmählich aktiviert wird und eine durch die Kapazität gespeicherte Energie allmählich durch die Transistoren dissipiert wird.
Es wird ein Verfahren bereitgestellt, um ein Energiepotential zwischen einer ersten Spannungssammelleitung und einer zweiten Spannungssammelleitung unter Verwendung eines Wechselrichterphasenschenkels, der zwischen die erste Spannungssammelleitung und die zweite Spannungssammelleitung gekoppelt ist, zu entladen. Der Wechselrichterphasenschenkel wird von einer Gatetreiberschaltung gesteuert. Das Verfahren umfasst, dass eine Entladebedingung detektiert wird und dass die Gatetreiberschaltung, die den Wechselrichterphasenschenkel steuert, in Ansprechen auf die Entladebedingung in einen Entlademodus versetzt wird, bei dem das Energiepotential durch den Wechselrichterphasenschenkel allmählich dissipiert wird.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die nachstehend in der genauen Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung ist weder dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie als ein Hilfsmittel bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein besseres Verständnis des Gegenstands kann durch Bezugnahme auf die genaue Beschreibung und die Ansprüche erhalten werden, wenn sie in Verbindung mit den folgenden Figuren betrachtet werden, wo bei gleiche Bezugszeichen in allen Figuren ähnliche Elemente bezeichnen.
1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften elektrischen Systems, das zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform geeignet ist;
2 ist ein Blockdiagramm eines Entladesystems gemäß einer Ausführungsform;
3 ist ein Graph einer beispielhaften Steuerspannung über die Zeit, die zur Steuerung einer Halbleitereinrichtung in dem Entladesystem von 2 gemäß einer Ausführungsform geeignet ist;
4 ist ein Graph einer beispielhaften Steuerspannung über die Zeit, die zur Steuerung einer Halbleitereinrichtung in dem Entladesystem von 2 gemäß einer Ausführungsform geeignet ist; und
5 ist ein Graph einer Busspannung über die Zeit, die der Entladung eines Hochspannungsbusses bei einer beispielhaften Ausführungsform zugeordnet ist.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende genaue Beschreibung ist rein veranschaulichender Natur und ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsformen des Gegenstands oder die Anwendung und Verwendungsmöglichkeiten derartiger Ausführungsformen einzuschränken. Obwohl die Ausführungsformen des Gegenstands hier im Kontext von Fahrzeugantriebssystemen erörtert werden, kann der Gegenstand bei anderen Anwendungen in alternativen Implementierungen Verwendung finden. Das Wort ”beispielhaft” bedeutet bei der Verwendung hierin ”als ein Beispiel, eine Instanz oder eine Veranschaulichung dienend”. Jede hier als beispielhaft beschriebene Implementierung muss nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber andere Implementierungen angesehen werden. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem vorstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden genauen Beschreibung dargestellt ist.
Bei der Verwendung hierin Bezeichnet ein ”Knoten” einen beliebigen internen oder externen Referenzpunkt, einen Verbindungspunkt, eine Verbindung, eine Signalleitung, ein leitfähiges Element oder dergleichen, bei dem bzw. der ein gegebenes Signal, ein Logikpegel, eine Spannung, ein Datenmuster, ein Strom oder eine Größe vorhanden ist. Darüber hinaus können zwei oder mehr Knoten durch ein physikalisches Element realisiert sein (und zwei oder mehr Signale können gebündelt, moduliert oder anderweitig unterschieden werden, obwohl sie an einem gemeinsamen Knoten empfangen oder ausgegeben werden).
Die folgende Beschreibung betrifft Elemente oder Knoten oder Merkmale, die miteinander ”gekoppelt” sind. Bei der Verwendung hierin bedeutet ”gekoppelt”, sofern es nicht ausdrücklich anderweitig angegeben ist, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem weiteren Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt verbunden ist (oder direkt oder indirekt damit kommuniziert), und zwar nicht unbedingt mechanisch. Obwohl die gezeigten Schaltpläne eine beispielhafte Anordnung von Elementen darstellen, können daher zusätzliche dazwischen kommende Elemente, Einrichtungen, Merkmale oder Komponenten bei einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstands vorhanden sein. Zudem kann eine gewisse Terminologie in der folgenden Beschreibung auch nur zum Zweck einer Bezug nahme verwendet werden, und soll daher nicht einschränkend sein. Beispielsweise implizieren Ausdrücke, wie etwa ”erster”, ”zweiter” und andere derartige numerische Ausdrücke, die Strukturen bezeichnen, keine Sequenz oder Reihenfolge, sofern dies nicht durch den Kontext klar angegeben ist.
Der Kürze halber kann es sein, dass herkömmliche Techniken mit Bezug auf Signalisierung, transistorbasierte Schaltersteuerung und andere funktionale Aspekte der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hier nicht im Detail beschrieben sind. Darüber hinaus sind die Verbindungslinien, die in den verschiedenen hier enthaltenen Figuren gezeigt sind, zur Darstellung beispielhafter funktionaler Beziehungen und/oder physikalischer Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen gedacht. Es wird angemerkt, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen bei einer Ausführungsform des Gegenstands vorhanden sein können.
Hier beschriebene Technologien und/oder Konzepte betreffen allgemein Systeme und Verfahren zum Entladen von Hochspannungen, die in elektrischen Schaltungen, Architekturen und Systemen existieren, wie z. B. bei Antriebssystemen von Elektro- und Hybridfahrzeugen. Eine vielfältige Funktionalität und vielfältige Merkmale von Kraftfahrzeugantriebssystemen sind wohlbekannt und daher werden der Kürze halber viele herkömmliche Aspekte hier nur kurz erwähnt oder vollständig weggelassen, ohne die wohlbekannten Details bereitzustellen.
1 veranschaulicht ein elektrisches System 100, das gemäß einer Ausführungsform zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet ist. Das elektrische System 100 umfasst ohne Einschränkung eine Energiequelle 102, ein Wechselrichtermodul 104, einen Motor 106 und einen Controller 108. Das Wechselrichtermodul 104 liefert AC-Leistung an den Motor 106 von der Energiequelle 102 unter der Steuerung des Controllers 108. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist mindestens ein Kondensator 110 zwischen der Energiequelle 102 und dem Wechselrichtermodul 104 bereitgestellt, um Energie in dem elektrischen System 100 aufzunehmen, wie zu verstehen ist. Es versteht sich, dass 1 eine vereinfachte Darstellung des elektrischen Systems 100 ist und dass 1 nicht dazu gedacht ist, den hier beschriebenen Gegenstand einzuschränken.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Energiequelle 102 mit dem Wechselrichtermodul 104 und dem Kondensator 110 über einen Hochspannungsbus 112 gekoppelt. Der Hochspannungsbus 112 kann als ein Paar leitfähiger Elemente, wie etwa Drähte, Kabel oder Stromschienen realisiert sein. Ein erstes leitfähiges Element des Busses 112 entspricht einer positiven Referenzspannung und ein zweites leitfähiges Element entspricht einer negativen Referenzspannung, wobei die Differenz zwischen der positiven Referenzspannung und der negativen Referenzspannung als die Spannung des Busses 112 aufgefasst wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der Hochspannungsbus 112 eine Spannung auf, die während eines Normalbetriebs des elektrischen Systems 100 von 300 Volt bis 500 Volt oder höher reichen kann. Obwohl es in 1 nicht veranschaulicht ist, kann in der Praxis ein Schalter zwischen die Energiequelle 102 und den Hochspannungsbus 112 gekoppelt sein, welcher wiederum geöffnet werden kann, um die Energiequelle 102 abzukoppeln und zu ermöglichen, dass eine in dem Kondensator 110 und/oder in dem elektrischen System 100 gespeicherte Hochspannung entladen wird, wie in der Technik verstanden wird.
In Abhängigkeit von der Ausführungsform kann die Energiequelle 102 als eine Batterie oder ein Batteriestapel, eine Brennstoffzelle oder ein Brenn stoffzellenstapel, ein oder mehrere Kondensatoren (z. B. ein Ultrakondensator oder eine Kondensatorbank) oder eine andere geeignete Spannungsquelle realisiert sein. Obwohl 1 eine einzige Energiequelle 102 darstellt, können in der Praxis zahlreiche Energiequellen vorhanden sein. Der Motor 106 kann als ein Elektromotor, ein Generator, ein Traktionsmotor oder ein anderer in der Technik bekannter geeigneter Motor realisiert sein. Der Motor 106 kann ein Induktionsmotor, ein Permanentmagnetmotor oder ein anderer Motortyp sein, der für die gewünschte Anwendung geeignet ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Wechselrichtermodul 104 mindestens einen Phasenschenkel. Wie nachstehend im Kontext von 2 genauer beschrieben wird, umfasst ein Wechselrichterphasenschenkel ein Schalterpaar, wobei jeder Schalter eine diesem zugeordnete Freilaufdiode aufweist, und einen Ausgangsknoten zwischen Sätzen aus Schaltern und Dioden. Es sollte verstanden sein, dass, obwohl das Wechselrichtermodul 104 hier im Kontext eines einzelnen Phasenschenkels beschrieben sein kann, das Wechselrichtermodul 104 in der Praxis eine beliebige Anzahl von Phasenschenkeln umfassen kann. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Ausgangsknoten eines Wechselrichterphasenschenkels mit einer Phase des Motors 106 gekoppelt, wobei der Wechselrichter 104 ausgestaltet ist, um eine DC-Spannung von dem Hochspannungsbus 112 (z. B. eine DC-Spannung, die von der Energiequelle 102 bereitgestellt wird) in eine AC-Spannung umzusetzen, um den Motor 106 mit Leistung zu versorgen, wie in der Technik allgemein verstanden wird.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform steht der Controller 108 in funktionaler Kommunikation mit dem Wechselrichter 104 und/oder ist mit diesem elektrisch gekoppelt. Der Controller 108 spricht auf Befehle an, die von dem Fahrer oder Bediener des Fahrzeugs (z. B. über ein Gaspedal) empfangen werden, oder alternativ auf Befehle, die von dem (nicht gezeigten) elektronischen Steuerungssystem in dem Fahrzeug empfangen werden. Der Controller 108 stellt Befehle an den Wechselrichter 104 bereit, um den Ausgang an dem Ausgangsknoten des Wechselrichterphasenschenkels zu steuern, indem eine Hochfrequenzimpulsbreitenmodulation (PWM) der Schalter verwendet wird, wie in der Technik verstanden wird. In Abhängigkeit von der Ausführungsform kann der Controller 108 als Hardware, Software, Firmware oder verschiedene Kombinationen daraus realisiert sein.
Mit Bezug nun auf 2 umfasst ein Entladesystem 200, das zur Verwendung in dem elektrischen System 100 geeignet ist, bei einer beispielhaften Ausführungsform ohne eine Einschränkung einen Hochspannungsbus (z. B. den Bus 112), der ein Paar Spannungssammelleitungen 202, 204 aufweist, einen Wechselrichterphasenschenkel 206 und eine Steuerungsschaltung 208. Eine Kapazität, wie etwa mindestens ein kapazitives Element 210, kann zwischen die Spannungssammelleitungen 202, 204 zu dem Wechselrichterphasenschenkel 206 elektrisch parallel derart gekoppelt sein, dass zwischen den Spannungssammelleitungen 202, 204 ein gespeichertes Energiepotential V_C existiert. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerungsschaltung 208 ausgestaltet, um das gespeicherte Energiepotential in Ansprechen auf eine Entladebedingung unter Verwendung des Wechselrichterphasenschenkels 206 zu entladen, wie nachstehend genauer beschrieben wird.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Wechselrichterphasenschenkel 206 ein Paar Halbleitereinrichtungen 212, 216 und ein Paar Dioden 214, 218, die zwischen die Spannungssammelleitungen 202, 204 gekoppelt sind, wobei ein Ausgangsknoten 220 zwischen den Halblei tereinrichtungen 212, 216 angeordnet ist. Eine erste Halbleitereinrichtung 212 ist mit der ersten Spannungssammelleitung 202 und dem Ausgangsknoten 220 gekoppelt. Eine erste Freilaufdiode 214 ist zwischen die erste Spannungssammelleitung 202 und den Ausgangsknoten 220 gekoppelt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die erste Halbleitereinrichtung 212 und die Diode 214 antiparallel, was bedeutet, dass sie mit umgekehrter oder invertierter Polarität elektrisch parallel geschaltet sind. Die antiparallele Konfiguration ermöglicht einen bidirektionalen Stromfluss, während eine Spannung in eine Richtung gesperrt wird, wie in der Technik verstanden wird. Bei dieser Konfiguration verläuft die Richtung eines Stroms durch die erste Halbleitereinrichtung 212 entgegengesetzt zu der Richtung eines zulässigen Stroms durch die Freilaufdiode 214. Eine zweite Halbleitereinrichtung 216 ist zwischen den Ausgangsknoten 220 und die zweite Spannungssammelleitung 204 gekoppelt (z. B. kann die zweite Halbleitereinrichtung 216 mit der ersten Halbleitereinrichtung 212 gekoppelt sein). Eine zweite Freilaufdiode 218 ist zwischen den Ausgangsknoten 220 und die zweite Spannungssammelleitung 204 derart gekoppelt, dass die zweite Halbleitereinrichtung 216 und die Freilaufdiode 218 antiparallel sind. In der Praxis kann der Ausgangsknoten 220 mit einer Wicklung eines Motors (z. B. des Motors 106) gekoppelt sein, um eine Phase des Motors mit dem Wechselrichterphasenschenkel 206 anzutreiben, wie in der Technik verstanden wird. Ferner ist festzustellen, dass, obwohl 2 einen einzigen Wechselrichterphasenschenkel 206 darstellt, in der Praxis mehrere Wechselrichterphasenschenkel vorhanden sein können.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Halbleitereinrichtungen 212, 216 als Transistoren realisiert. Vorzugsweise sind die Halbleitereinrichtungen 212, 216 als Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs) realisiert, obwohl die Halbleitereinrichtungen 212, 216 bei einigen Ausführungsformen als Feldeffekttransistoren (FETs) realisiert sein kön nen. 2 veranschaulicht eine beispielhafte Ausgestaltung der Halbleitereinrichtungen 212, 216 und der Dioden 214, 218 für N-Kanal-Transistor-Halbleitereinrichtungen 212, 216. Der Klarheit und der Einfachheit der Erläuterung halber wird der Gegenstand hier im Hinblick auf eine N-Kanal-Konfiguration beschrieben, in der Technik ist jedoch festzustellen, dass der Gegenstand unter Verwendung von P-Kanal-Einrichtungen auf ähnliche Weise implementiert werden kann.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die erste Halbleitereinrichtung 212 ein Transistor mit einem ersten Gateanschluss 222 und einer zugehörigen Schwellenwertspannung v_TH1. Die erste Halbleitereinrichtung 212 ermöglicht einen Stromfluss (d. h. die Halbleitereinrichtung 212 ist eingeschaltet), wenn eine an den ersten Gateanschluss 222 angelegte Spannung die Schwellenwertspannung v_TH1 überschreitet. Auf ähnliche Weise weist die zweite Halbleitereinrichtung 216 einen zweiten Gateanschluss 224 und eine zugehörige Schwellenwertspannung v_TH2 auf, wobei die zweite Halbleitereinrichtung 216 einen Stromfluss ermöglicht, wenn eine an den zweiten Gateanschluss 224 angelegte Spannung die Schwellenwertspannung v_TH2 überschreitet. Gemäß einer Ausführungsform sind die Halbleitereinrichtungen 212, 216 identische Transistoreinrichtungen (z. B. gleicher Hersteller und gleiches Modell), so dass V_TH1 und v_TH2 im Wesentlichen gleich sind.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Steuerungsschaltung 208 eine Gatetreiberschaltung 226, die mit den Gateanschlüssen 222, 224 der jeweiligen Halbleitereinrichtungen 212, 216 gekoppelt ist. Die Steuerungsschaltung 208 ist ausgestaltet, um eine Hochfrequenz-Impulsbreitenmodulation (PWM) zu verwenden, um die Halbleitereinrichtungen 212, 216 abwechselnd zu aktivieren (d. h. einzuschalten), um an dem Ausgangsknoten 220 eine AC-Spannung zu erzeugen, wie zu verste hen ist. In diesem Zusammenhang kann die Gatetreiberschaltung 226 eine normale Gatetreiberschaltung 228, 230 umfassen, die auf selektive und steuerbare Weise mit den Gateanschlüssen 222, 224 einer jeweiligen Halbleitereinrichtung 212, 216 gekoppelt werden kann. Obwohl es nicht veranschaulicht ist, kann die normale Gatetreiberschaltung 228, 230 ausgestaltet sein, um die Hochfrequenz-PWM unter der Steuerung einer anderen Einrichtung (z. B. des Controllers 108) zu verwenden, wie in der Technik verstanden wird. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die normale Gatetreiberschaltung 228, 230 über Schalter 232, 234 mit den Gateanschlüssen 222, 224 gekoppelt. Wenn sich bei dieser Ausgestaltung die Schalter 232, 234 in einem Zustand derart befinden, dass die normale Gatetreiberschaltung 228, 230 mit den Halbleitereinrichtungen 212, 216 gekoppelt ist, kann die Gatetreiberschaltung 226 so aufgefasst werden, dass sie sich in einem normalen Betriebsmodus befindet.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Steuerungsschaltung 208 einen Controller 236, der mit den Schaltern 232, 234 gekoppelt ist. Der Controller 236 ist ausgestaltet, um eine Entladebedingung zu detektieren und die Gatetreiberschaltung 226 in Ansprechen auf die Entladebedingung in einen Entlademodus zu versetzen. Bei der Verwendung hierin soll eine Entladebedingung als eine Situation verstanden werden, bei der es wünschenswert ist, eine Spannung (z. B. V_C) zu entladen, die in einem elektrischen System gespeichert sein kann, um sich gegen eine elektrostatische Entladung oder andere negative Effekte zu schützen. Zum Beispiel kann eine Entladebedingung ein Zugriffsversuch auf eine Einheit oder ein Abteil, das eine Hochspannungskomponente enthält, ein Fahrzeugzusammenstoß oder Unfall, oder das Abschalten eines Fahrzeugs, das das elektrische System beherbergt, sein. Obwohl es nicht veranschaulicht ist, kann der Controller 236 ausgestaltet sein, um die Entladebedingung unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren zu detektieren oder um von einem anderen Fahrzeugmodul ein Eingangssignal zu empfangen, das eine Entladebedingung anzeigt, wie etwa von einer elektronischen Steuerungseinheit. Wie nachstehend beschrieben wird, ist die Gatetreiberschaltung 226 in dem Entlademodus so ausgestaltet, dass sie das Energiepotential zwischen den Spannungssammelleitungen 202, 204 (d. h. V_C) innerhalb einer angegebenen Zeitspanne unter Verwendung des Wechselrichterphasenschenkels 206 auf ein sicheres Niveau dissidiert, ohne die Halbleitereinrichtungen 212, 216 zu beschädigen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Gatetreiberschaltung 226 eine Gatetreiberentladeschaltung 238, 240, die mit den Schaltern 232, 234 gekoppelt ist. Der Controller 236 kann ausgestaltet sein, um die Gatetreiberschaltung 226 in einen Entlademodus zu versetzen, indem er die Schalter 232, 234 aktiviert (oder deren Zustand ändert), um die Gatetreiberentladeschaltung 238, 240 mit den Gateanschlüssen 222, 224 der jeweiligen Halbleitereinrichtung 212, 216 zu koppeln. Wenn sich bei dieser Konfiguration die Schalter 232, 234 in einem Zustand befinden, so dass die Gatetreiberentladeschaltung 238, 240 mit den Halbleitereinrichtungen 212, 216 gekoppelt ist, kann die Gatetreiberschaltung 226 so aufgefasst werden, dass sie sich in dem Entlademodus befindet. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die erste Gatetreiberentladeschaltung 238 ausgestaltet, um die erste Halbleitereinrichtung 212 zu aktivieren, und die zweite Gatetreiberentladeschaltung 240 ist ausgestaltet, um die zweite Halbleitereinrichtung 216 allmählich zu aktivieren, so dass das Energiepotential zwischen den Spannungssammelleitungen 202, 204 durch die Halbleitereinrichtungen 212, 216 allmählich dissidiert wird. Bei einer alternativen und äquivalenten Ausführungsform kann die zweite Gatetreiberentladeschaltung 240 ausgestaltet sein, um die zweite Halbleitereinrichtung 216 zu aktivieren, und die erste Gatetreiberentladeschaltung 238 kann ausgestaltet sein, um die erste Halbleitereinrichtung 212 allmählich zu aktivieren, so dass das Energiepotential zwischen den Spannungssammelleitungen 202, 204 durch die Halbleitereinrichtungen 212, 216 allmählich dissipiert wird.
Mit Bezug nun auf 3, 4 und 5 und mit fortgesetzter Bezugnahme auf 2 ist der Controller 236 bei einer beispielhaften Ausführungsform ausgestaltet, um die Schalter 232, 234 in Ansprechen auf ein Detektieren einer Entladebedingung zum Zeitpunkt t₀ zu aktivieren. Die erste Gatetreiberentladeschaltung 238 ist ausgestaltet, um eine konstante Spannung an den Gateanschluss 222 der ersten Halbleitereinrichtung 212 anzulegen, wie in 3 gezeigt ist. Die konstante Spannung ist größer als die Schwellenwertspannung v_TH1 für die Halbleitereinrichtung 212, so dass die Halbleitereinrichtung zum Leiten von Strom in der Lage ist (d. h. eingeschaltet ist). Vorzugsweise ist die konstante Spannung nur ein wenig größer als die Schwellenwertspannung v_TH1, so dass die erste Halbleitereinrichtung 212 in einem Modus unterhalb der Sättigung arbeitet, der alternativ als der lineare oder ohmsche Modus bezeichnet werden kann. In diesem Modus unterhalb der Sättigung weist die erste Halbleitereinrichtung 212 einen höheren Widerstandswert auf, als sie ihn andernfalls in dem Sättigungsmodus bei höheren Gatespannungen aufweisen würde. Gemäß einer Ausführungsform überschreitet die konstante Spannung die Schwellenwertspannung um einen Betrag, der von etwa 2,5% bis 5% der Schwellenwertspannung reicht. Bei einer Schwellenwertspannung von 4 Volt kann die konstante Spannung beispielsweise 0,1 bis 0,2 Volt über dem Schwellenwert liegen. Wenn die Gatespannung erhöht wird, entlädt die Halbleitereinrichtung 212 mehr Energie und ihre Temperatur wird ansteigen, wie in der Technik verstanden wird. Daher soll die konstante Spannung so eingestellt werden, dass sie die gewünschte Entladezeit erfüllt, während die Temperatur der Halbleitereinrichtung 212 niedrig genug gehalten wird, um einen Ausfall zu verhindern.
Wie in 4 gezeigt ist, ist bei einer beispielhaften Ausführungsform die zweite Gatetreiberentladeschaltung 240 ausgestaltet, um eine Steuerspannung an den Gateanschluss 224 der zweiten Halbleitereinrichtung 216 anzulegen. Zum Zeitpunkt t₀ ist die Steuerspannung anfänglich niedriger als die Schwellenwertspannung v_TH2 der zweiten Halbleitereinrichtung 216, so dass die zweite Halbleitereinrichtung 216 nicht aktiviert ist (d. h. sie ist ausgeschaltet). Die zweite Gatetreiberentladeschaltung 240 ist ausgeschaltet, um die Steuerspannung allmählich zu erhöhen, so dass die zweite Halbleitereinrichtung 216 allmählich aktiviert wird und die gespeicherte Energie durch die Halbleitereinrichtungen 212, 216 allmählich dissipiert wird. Diesbezüglich erhöht die zweite Gatetreiberentladeschaltung 240 die Steuerspannung bis zu einem Zeitpunkt t₂ allmählich auf eine Spannung, die größer als die Schwellenwertspannung v_TH2 ist. Gemäß einer Ausführungsform hält die zweite Gatetreiberentladeschaltung 240 nach dem Zeitpunkt t₂ eine konstante Steuerspannung aufrecht. Bei der Verwendung hierin bedeutet ”allmählich aktiviert”, dass die Steuerspannung auf eine inkrementelle Weise derart erhöht wird, dass eine allmählich aktivierte Halbleitereinrichtung reagiert, indem sie zulässt, dass ein allmählich erhöhter Strombetrag von der Source zum Drain fließt, wenn die Gatespannung ansteigt und sich die Halbleitereinrichtung der Sättigung nähert.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das kapazitive Element 210 als ein Kondensator (oder eine Kondensatorbank) oder als eine andere elektrische Last in einem Fahrzeug realisiert sein, die mit den Spannungssammelleitungen 202, 204 (z. B. dem Hochspannungsbus 112) gekoppelt ist. Das kapazitive Element 210 speichert ein elektrisches Energiepotential oder eine Spannung V_C und/oder behält dieses bzw. diese, selbst wenn es nicht mit einer Energiequelle verbunden ist.
Wie in 5 gezeigt ist, beginnt das Energiepotential zwischen den zwei Spannungssammelleitungen 202, 204 (d. h. die in dem kapazitiven Element 210 gespeicherte Energie) zu einem Zeitpunkt t₁, wenn die Steuerspannung an dem zweiten Gateanschluss 224 die Schwellenwertspannung v_TH2 überquert, durch die zwei Halbleitereinrichtungen 212, 216, welche eingeschaltet sind, dissipiert zu werden. In der Situation, in der das kapazitive Element 210 einen Kondensator oder eine andere kapazitive Last umfasst, fällt die Spannung V_C zwischen den zwei Spannungssammelleitungen 202, 204 exponentiell ab. Gemäß einer Ausführungsform nimmt der Widerstandswert der zweiten Halbleitereinrichtung 216 ab, wenn die Steuerspannung vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t₂ zunimmt, so dass die in 5 gezeigte Spannungsentladekurve einer RC-Schaltung mit variierendem Widerstandswert ähnelt, wie in der Technik verstanden wird. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Controller 236 ausgestaltet, um zu detektieren, wenn die Entladebedingung nicht länger existiert, und um die Gatetreiberschaltung 226 durch Schalten der Schalter 232, 234 zurück in den normalen Betriebsmodus zu schalten.
Wieder auf 4 Bezug nehmend, erhöht die zweite Gatetreiberentladeschaltung 240 bei einer beispielhaften Ausführungsform die Steuerspannung linear (z. B. mit einer Rampenfunktion), wie in 4 gezeigt ist. Alternativ kann die zweite Gatetreiberentladeschaltung 240 die Steuerspannung logarithmisch, quadratisch, exponentiell oder auf eine andere Weise, die für das spezielle Entladesystem geeignet ist, erhöhen. Vorzugsweise ist die zweite Gatetreiberentladeschaltung 240 so ausgestaltet, dass die Steuerspannung die Schwellenwertspannung sanft überquert, um sich gegen eine möglicherweise schädigende unmittelbare Entladung durch die Halbleitereinrichtungen 212, 216 zu schützen. Gemäß einer Ausführungs form wird die anfängliche Steuerspannung zum Zeitpunkt t₀ bestimmt, indem ein Toleranzwert von dem Schwellenwert v_TH2 subtrahiert wird, um einen zuverlässigen Betrieb des Entladesystems 200 sicherzustellen. Der Toleranzwert kann auf den verschiedenen Toleranzen, die der Halbleitereinrichtung 216 zugeordnet sind, beruhen. Zum Beispiel kann der Toleranzwert auf Daten des Schwellenwertspannungsbereichs, die in einem Datenblatt des Herstellers für die Einrichtung bereitgestellt sind, auf Betriebstemperaturschwankungen und auf anderen Umweltfaktoren, die das Verhalten der Einrichtung beeinflussen können, beruhen. Auf ähnliche Weise kann die endgültige Steuerspannung zum Zeitpunkt t₂ bestimmt werden, indem ein Toleranzwert zu dem Schwellenwert v_TH2 addiert wird.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform werden die Spannungsniveaus für die konstante Spannung und die Steuerspannung zusammen mit der Zeitspanne von t₀ bis t₂ derart eingestellt, dass das gespeicherte Energiepotential auf ausreichende Weise innerhalb einer angegebenen Zeitspanne auf ein gewünschtes Niveau dissipiert wird. Beispielsweise kann bei einer Kraftfahrzeuganwendung die Spannung zwischen den Spannungssammelleitungen 202, 204 zwischen 300 bis 400 Volt und möglicherweise höher liegen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das Entladesystem 200 ausgestaltet, um eine Spannung von 300 bis 400 Volt innerhalb von drei Sekunden auf ein niedrigeres Niveau von etwa 40 Volt oder weniger zu entladen. Es ist außerdem festzustellen, dass die an den Gateanschluss 222 der ersten Halbleitereinrichtung 212 angelegte Spannung nicht konstant sein muss, und in der Tat kann bei einer oder mehreren alternativen Ausführungsformen die gleiche Gateentladefunktion für beide Halbleitereinrichtungen 212, 216 verwendet werden.
Obwohl es nicht veranschaulicht ist, kann die Steuerungsschaltung 208 zusätzliche Schaltungen oder Funktionalitäten zum Schutz des Entladesystems 200 bei Fehlerbedingungen umfassen. Wenn beispielsweise eine Energiequelle über die Spannungssammelleitungen 202, 204 angeschlossen ist, kann die Steuerungsschaltung 208 in der Lage sein, einen Fehler beim Entladen zu detektieren und eine Nullspannung (oder eine negative Spannung) an die Gateanschlüsse 222, 224 anzulegen, um ein Überhitzen der Halbleitereinrichtungen 212, 216 zu verhindern. Die Steuerungsschaltung 208 kann so ausgestaltet sein, dass sie eine Zeitspanne lang wartet, bevor sie versucht, ein Entladen des Hochspannungsbusses wieder aufzunehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Controller 236 ausgestaltet, um einen Normalbetrieb des Wechselrichterphasenschenkels 206 und/oder der Gatetreiber 226 zu steuern, indem er beispielsweise Signale bereitstellt, um das PWM-Tastverhältnis der normalen Gatetreiberschaltung 228, 230 zu modifizieren, wie in der Technik verstanden wird. Diesbezüglich kann der Controller 236 gemäß einer weiteren Ausführungsform ausgestaltet sein, um die Spannungssammelleitungen 202, 204 ohne die Verwendung oder den Einschluss der Gateentladeschaltungen 238, 240 oder der Schalter 232, 234 zu entladen. Zum Beispiel kann der Controller 236 in Ansprechen auf das Detektieren einer Entladebedingung das Tastverhältnis der ersten normalen Gatetreiberschaltung 228 für die erste Halbleitereinrichtung 212 derart modifizieren, dass die erste Halbleitereinrichtung 212 eingeschaltet wird (z. B. durch Anlegen einer konstanten Spannung, die groß genug ist, um zu bewirken, dass die Einrichtung in einem Sättigungsmodus arbeitet). Der Controller 236 kann dann das Tastverhältnis der zweiten normalen Gatetreiberschaltung 230 derart modifizieren, dass die zweite Halbleitereinrichtung 216 für sehr kurze Zeitspannen wiederholt eingeschaltet wird (z. B. gepulst wird). Die normale Gatetreiberschaltung 230 kann auf wiederholte Weise einen Spannungsimpuls an den Gateanschluss 224 der zweiten Halbleitereinrichtung 216, der eine begrenzte Dauer aufweist, derart anlegen, dass die zweite Halbleitereinrichtung 216 nicht in einem Sättigungsmodus arbeitet. Zum Beispiel kann die normale Gatetreiberschaltung 230 ausgestaltet sein, um die zweite Halbleitereinrichtung 216 für etwa 500 Nanosekunden bis zu einer Millisekunde einzuschalten oder zu pulsen. Da der Gatetreiber 226 eine endliche Zeitspanne benötigt, um die Gatespannung zu erreichen, welche die Einrichtung benötigt, um in dem Sättigungsmodus zu arbeiten, arbeitet die zweite Halbleitereinrichtung 216 in dem Modus unterhalb der Sättigung (z. B. in der linearen oder der ohmschen Region), wenn die Dauer des Entladeimpulses für eine Zeitspanne gewählt wird, die kurz genug ist, so dass sie Energie von dem Hochspannungsbus 202, 204 allmählich dissipiert.
In der Technik ist festzustellen, dass die Dauer des Spannungsimpulses eingestellt werden soll, um die gewünschten Entladekennlinie ohne Beschädigung der Halbleitereinrichtung 216 zu erhalten. Bei einigen Ausführungsformen kann der Gatetreiber 226 jedoch bereits eine Querleitungs- oder Entsättigungsdetektionsschaltung umfassen, welche die Halbleitereinrichtungen 212, 216 schützen kann, wenn die Breite des Entladeimpulses zu groß gewählt wird. Der Controller 236 und/oder die normale Gatetreiberschaltung 230 können ausgestaltet sein, um die zweite Halbleitereinrichtung 216 einzuschalten (z. B. im Sättigungsmodus zu betreiben), um die Entladung abzuschließen, sobald die Spannung an dem Bus 202, 204 in ausreichender Weise auf ein Niveau entladen ist, das für beide Einrichtungen 212, 216 sicher ist.
Ein Vorteil des Systems und/oder Verfahrens, die vorstehend beschrieben sind, besteht darin, dass es das Entladesystem ermöglicht, dass ein Hoch spannungsbus entladen wird, ohne dass zusätzliche Entladekomponenten erforderlich sind, wie etwa Entladewiderstände oder Relais. Darüber hinaus kann das Entladesystem auf eine Weise implementiert sein, die eine schnelle Entladung des Busses erlaubt, während auch die Leistungsabsorption oder die Belastung der Halbleitereinrichtungen minimiert wird. Zudem können die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren bei unterschiedlichen Typen von Kraftfahrzeugen, unterschiedlichen Fahrzeugen (z. B. Schiffen und Flugzeugen) oder insgesamt bei anderen elektrischen Systemen verwendet werden, da sie in jeder Situation implementiert werden können, in der ein Hochspannungsbus auf zuverlässige Weise entladen werden muss.
Obwohl mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorstehenden genauen Beschreibung dargestellt wurde, ist festzustellen, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Es ist auch festzustellen, dass die hier beschriebene(n) beispielhafte(n) Ausführungsform(en) nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Ausgestaltung des beanspruchten Gegenstands in irgendeiner Weise einzuschränken. Stattdessen wird die vorstehende genaue Beschreibung Fachleuten eine brauchbare Anleitung zur Implementierung der beschriebenen Ausführungsform oder Ausführungsformen bereitstellen. Es versteht sich, dass in der Funktion und Anordnung von Elementen verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert ist, welcher bekannte und vorhersehbare Aquivalente zum Zeitpunkt des Einreichens dieser Patentanmeldung umfasst.

Claims

Entladesystem für eine erste Spannungssammelleitung und eine zweite Spannungssammelleitung, wobei ein Energiepotential zwischen der ersten Spannungssammelleitung und der zweiten Spannungssammelleitung existiert und das Entladesystem umfasst: eine erste Halbleitereinrichtung, die mit der ersten Spannungssammelleitung gekoppelt ist; eine zweite Halbleitereinrichtung, die zwischen die erste Halbleitereinrichtung und die zweite Spannungssammelleitung gekoppelt ist; und eine Steuerungsschaltung, die mit der ersten Halbleitereinrichtung und der zweiten Halbleitereinrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuerungsschaltung ausgestaltet ist, um: die erste Halbleitereinrichtung in Ansprechen auf eine Entladebedingung zu aktivieren; und die zweite Halbleitereinrichtung in Ansprechen auf die Entladebedingung allmählich zu aktivieren, so dass das Energiepotential durch die erste Halbleitereinrichtung und die zweite Halbleitereinrichtung allmählich dissipiert wird.
Entladesystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerungsschaltung einen ersten Gatetreiber umfasst, der mit einem Gateanschluss der ersten Halbleitereinrichtung gekoppelt ist, wobei der erste Gatetreiber ausgestaltet ist, um eine konstante Spannung an den Gateanschluss anzulegen, wobei die konstante Spannung größer als eine Schwellenwertspannung für die erste Halbleitereinrichtung ist, wobei die Steuerungsschaltung vorzugsweise umfasst: einen ersten Schalter, der mit der ersten Halbleitereinrichtung gekoppelt ist; und einen mit dem ersten Schalter gekoppelten Controller, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die erste Halbleitereinrichtung in Ansprechen auf die Entladebedingung durch Aktivieren des ersten Schalters zu aktivieren, und/oder wobei die konstante Spannung kleiner als eine Sättigungsspannung für die erste Halbleitereinrichtung ist.
Entladesystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerungsschaltung einen zweiten Gatetreiber umfasst, der mit einem Gateanschluss der zweiten Halbleitereinrichtung gekoppelt ist, wobei der zweite Gatetreiber ausgestaltet ist, um eine Steuerspannung an den Gateanschluss anzulegen, wobei der zweite Gatetreiber die Steuerspannung zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung allmählich variiert, wobei die erste Spannung kleiner als eine Schwellenwertspannung der zweiten Halbleitereinrichtung ist und die zweite Spannung größer als die Schwellenwertspannung ist, wobei die Steuerungsschaltung vorzugsweise umfasst: einen zweiten Schalter, der mit der zweiten Halbleitereinrichtung gekoppelt ist; und einen Controller, der mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die zweite Halbleitereinrichtung in Ansprechen auf die Entladebedingung durch Aktivieren des zweiten Schalters zu aktivieren, und/oder wobei die zweite Spannung kleiner als eine Sättigungsspannung für die zweite Halbleitereinrichtung ist, und/oder wobei der zweite Gatetreiber ausgestaltet ist, um die Steuerspannung von der ersten Spannung zu der zweiten Spannung linear zu variieren, wobei der zweite Gatetreiber vorzugsweise die Steuerspannung über eine Zeitspanne variiert, die kleiner als drei Sekunden ist.
Entladesystem nach Anspruch 1, wobei die erste Halbleitereinrichtung und die zweite Halbleitereinrichtung einen Wechselrichterphasenschenkel umfassen, und/oder das ferner einen Kondensator umfasst, der zwischen die erste Spannungssammelleitung und die zweite Spannungssammelleitung gekoppelt ist, wobei das Energiepotential in den Kondensator gespeichert ist.
Elektrisches System zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei das elektrische System umfasst: eine Kapazität zwischen einer ersten Spannungssammelleitung und einer zweiten Spannungssammelleitung, wobei die Kapazität eine gespeicherte Energie aufweist; ein Wechselrichtermodul, wobei das Wechselrichtermodul einen Phasenschenkel aufweist, wobei der Phasenschenkel umfasst: einen ersten Transistor, der mit der ersten Spannungssammelleitung gekoppelt ist, wobei der erste Transistor einen ersten Gateanschluss und eine erste Schwellenwertspannung aufweist; und einen zweiten Transistor, der zwischen den ersten Transistor und die zweite Spannungssammelleitung gekoppelt ist, wobei der zweite Transistor einen zweiten Gateanschluss und eine zweite Schwellenwertspannung aufweist; und eine Steuerungsschaltung, die mit dem Wechselrichtermodul gekoppelt ist, wobei die Steuerungsschaltung ausgestaltet ist, um: eine konstante Spannung an den ersten Gateanschluss anzulegen, wobei die konstante Spannung größer als die erste Schwellenwertspannung ist; eine Steuerspannung an den zweiten Gateanschluss anzulegen, wobei die Steuerspannung anfänglich kleiner als die zweite Schwellenwertspannung ist; und die Steuerspannung allmählich auf eine Spannung zu erhöhen, die größer als die zweite Schwellenwertspannung ist, so dass der zweite Transistor allmählich aktiviert wird und die gespeicherte Energie durch den ersten Transistor und den zweiten Transistor allmählich dissipiert wird.
Elektrisches System nach Anspruch 5, wobei die konstante Spannung kleiner als eine Sättigungsspannung für den ersten Transistor ist, und/oder wobei die Steuerungsschaltung ausgestaltet ist, um die Steuerspannung linear zu erhöhen, vorzugsweise über eine Zeitspanne, die kleiner als drei Sekunden ist.
Verfahren zum Entladen eines Energiepotentials zwischen einer ersten Spannungssammelleitung und einer zweiten Spannungssammelleitung unter Verwendung eines Wechselrichterphasenschenkels, der zwischen die erste Spannungssammelleitung und die zweite Spannungssammelleitung gekoppelt ist, wobei der Wechselrichterphasenschenkel von einer Gatetreiberschaltung gesteuert wird, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Entladebedingung detektiert wird; und die Gatetreiberschaltung in Ansprechen auf eine Detektion der Entladebedingung in einen Entlademodus versetzt wird, wobei das Energiepotential durch den Wechselrichterphasenschenkel allmählich dissipiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Versetzen der Gatetreiberschaltung in den Entlademodus umfasst, dass von einem normalen Betriebsmodus für den Wechselrichterphasenschenkel in den Entlademodus geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Wechselrichterphasenschenkel einen ersten Transistor, der mit der ersten Spannungssammelleitung gekoppelt ist, und einen zweiten Transistor, der zwischen den ersten Transistor und die zweite Spannungssammelleitung gekoppelt ist, umfasst; wobei das Versetzen der Gatetreiberschaltung in den Entlademodus umfasst, dass: eine erste Spannung an einen Gateanschluss des ersten Transistors angelegt wird, wobei die erste Spannung kleiner als eine Schwellenwertspannung des ersten Transistors ist; und die Spannung an dem Gateanschluss allmählich auf eine zweite Spannung erhöht wird, wobei die zweite Spannung mindestens gleich der Schwellenwertspannung des ersten Transistors ist, wobei vorzugsweise: das allmähliche Erhöhen der Spannung an den Gateanschluss umfasst, dass die Spannung von der ersten Spannung auf die zweite Spannung über eine Zeitspanne hinweg linear erhöht wird; und das Versetzen der Gatetreiberschaltung in den Entlademodus umfasst, dass eine konstante Spannung an einen Gateanschluss des zweiten Transistors angelegt wird, wobei die konstante Spannung größer als eine Schwellenwertspannung für den zweiten Transistor ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Wechselrichterphasenschenkel einen ersten Transistor, der mit der ersten Spannungssammelleitung gekoppelt ist, und einen zweiten Transistor umfasst, der zwischen den ersten Transistor und die zweite Spannungssammelleitung gekoppelt ist; wobei das Versetzen der Gatetreiberschaltung in den Entlademodus umfasst, dass: eine erste Spannung an einen Gateanschluss des ersten Transistors angelegt wird, wobei die erste Spannung größer als eine Schwellenwertspannung des ersten Transistors ist; und ein Spannungsimpuls an einen Gateanschluss des zweiten Transistors angelegt wird, wobei der Spannungsimpuls eine Dauer derart aufweist, dass der zweite Transistor nicht in einem Sättigungsmodus arbeitet und das Energiepotential durch den Wechselrichterphasenschenkel allmählich dissipiert wird.