DE102014200311A1 - Method for Schellentladen a DC link of a semiconductor bridge circuit - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Schellentladen eines Zwischenkreises einer Halbleiterbrückenschaltung (10) vorgeschlagen, wobei der Zwischenkreis einen Zwischenkreis-Energiespeicher (3) und mindestens eine Halbbrücke (12) mit einem ersten steuerbaren Halbleiterelement (1) und einem zweiten steuerbaren Halbleiterelement (2) aufweist, die zueinander in Reihe geschaltet sind und die Reihenschaltung parallel zu dem Zwischenkreis-Energiespeicher (3) geschaltet ist. Ferner weist das Verfahren ein Erkennen einer Bedingung, die ein Entladen des Zwischenkreis-Energiespeicher (3) erfordert auf. In in einem ersten Zeitintervall wird ein gleichzeitiges Einschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements (1) und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements (2) vorgesehen, wobei das erste steuerbare Halbleiterelement (1) mit reduzierter Ansteuerspannung eingeschaltet wird. Nach Ablauf des ersten Zeitintervalls wird ein gleichzeitiges Ausschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements (1) und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements (2) vorgesehen. In einem zweiten Zeitintervall wird ein gleichzeitiges Einschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements (1) und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements (2) vorgesehen, wobei das zweite steuerbare Halbleiterelement (1) mit reduzierter Ansteuerspannung eingeschaltet wird. The invention relates to a method for charging a DC link of a semiconductor bridge circuit (10), wherein the DC link has an intermediate circuit energy store (3) and at least one half bridge (12) with a first controllable semiconductor element (1) and a second controllable semiconductor element (2), which are connected in series with each other and the series connection is connected in parallel to the DC link energy storage (3). Furthermore, the method has a recognition of a condition that requires a discharge of the DC link energy storage (3). In a first time interval, a simultaneous switching on of the first controllable semiconductor element (1) and the second controllable semiconductor element (2) is provided, wherein the first controllable semiconductor element (1) is switched on with a reduced drive voltage. After the first time interval, a simultaneous switching off of the first controllable semiconductor element (1) and the second controllable semiconductor element (2) is provided. In a second time interval, a simultaneous switching on of the first controllable semiconductor element (1) and the second controllable semiconductor element (2) is provided, wherein the second controllable semiconductor element (1) is switched on with a reduced drive voltage.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schellentladen eines Zwischenkreises einer Halbleiterbrücke. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Halbleiterbrücke, die eine Schnellentladung bereitstellen kann. The invention relates to a method for Schelltladen an intermediate circuit of a semiconductor bridge. Furthermore, the invention relates to a vehicle with a semiconductor bridge, which can provide a fast discharge.
Bei Halbleiterbrücken sollte die Möglichkeit bestehen, im Bedarfsfall einen Zwischenkreis der Halbleiterbrücke innerhalb kurzer Zeit zu entladen. Ein Anwendungsfall ist beispielsweise ein Umrichter in einem Antriebsstrang eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, bei dem der Zwischenkreis bei abgetrennter Hochvoltbatterie (HV-Batterie) entladen werden soll. For semiconductor bridges, it should be possible to discharge an intermediate circuit of the semiconductor bridge within a short time if necessary. One application is, for example, an inverter in a drive train of an electric or hybrid vehicle in which the intermediate circuit is to be discharged when the high-voltage battery (HV battery) is disconnected.
Im Bedarfsfall muss aus Sicherheitsgründen ein Umrichter im Antriebsstrang eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs den Zwischenkreis, bei abgetrennter HV-Batterie, innerhalb von einer Sekunde auf unter 60 Volt entladen haben, z.B. im Crash oder bei Interlock. If necessary, for safety reasons, an inverter in the powertrain of an electric or hybrid vehicle must have discharged the intermediate circuit, with the HV battery disconnected, to less than 60 volts within one second, e.g. in a crash or at interlock.
Es existieren derzeit unterschiedliche Ansätze, um dies zu erreichen. Ein erster Ansatz besteht darin, ein Entladen über einen Widerstand zu ermöglichen, in dem die elektrische Energie des Zwischenkreises in Wärme umgewandelt wird. Dieser Widerstand wird beispielsweise durch einen Hilfsschalter zugeschaltet, beispielsweise einem MOSFET. Nachteilig sind der nicht unerhebliche Platzbedarf und eine sichere, jedoch oft komplizierte Ansteuerung des Widerstands. Ein weiterer Ansatz sieht ein Entladen durch einen Feldstrom vor. Hierbei wird ein reiner feldbildender Strom (nur d-Strom fließt, q-Strom = 0) in die Maschine gespeist, wobei kein Drehmoment an der elektrischen Maschine entsteht. Der Umrichter muss diesen Strom bereitstellen und erzeugt dabei ohmsche Verluste in den Halbleitern und in anderen Komponenten, womit der Zwischenkreis bei ausreichend hohem d-Strom entladen wird. Ein Vorteil hierbei ist, dass kein zusätzlicher Widerstand wie bei dem zuvor beschriebenen Ansatz benötigt wird. Nachteilig ist bei dem zweiten Ansatz jedoch, dass die Vorgehensweise nicht sicher bei drehender elektrischer Maschine durchgeführt werden kann. Schon bei kleinen Fehlorientierungen des Lagegebers kann bei Forderung Iq=0 trotzdem ein kleiner momentbildender Strom erzeugt werden, der, wenn er negativ sein sollte, den Zwischenkreis lädt statt zu entladen (Rekuperieren). Ein, diesen Effekt kompensierender, absichtlich größer eingestellter Strom Iq könnte hingegen ein zu großes Beschleunigungsmoment an der elektrischen Maschine erzeugen. There are currently different approaches to achieve this. A first approach is to allow discharge via a resistor in which the electrical energy of the DC link is converted to heat. This resistance is switched on, for example, by an auxiliary switch, for example a MOSFET. Disadvantages are the not inconsiderable space requirements and a safe, but often complicated control of the resistance. Another approach provides for a discharge by a field current. In this case, a pure field-forming current (only d-current flows, q-current = 0) is fed into the machine, whereby no torque is generated at the electric machine. The drive must supply this current, producing ohmic losses in the semiconductors and other components, discharging the link when the d-current is high enough. An advantage here is that no additional resistance is needed as in the approach described above. A disadvantage of the second approach, however, that the procedure can not be performed safely with rotating electrical machine. Even with small misalignments of the position sensor can at demand Iq = 0 nevertheless a small torque-generating current are generated, which, if it should be negative, the DC bus instead of to unload (recuperation). On the other hand, a current Iq that intentionally compensates for this effect could generate an excessive acceleration torque on the electric machine.
Aus
Ferner ist aus
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schnellentladung einer Halbleiterbrückenschaltung auf einfache Weise bereitzustellen. It is an object of the present invention to provide a fast discharge of a semiconductor bridge circuit in a simple manner.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Es wird somit ein Verfahren zum Schellentladen eines Zwischenkreises einer Halbleiterbrückenschaltung vorgeschlagen, wobei der Zwischenkreis einen Zwischenkreis-Energiespeicher und mindestens eine Halbbrücke mit einem ersten steuerbaren Halbleiterelement und einem zweiten steuerbaren Halbleiterelement aufweist, die zueinander in Reihe geschaltet sind und die Reihenschaltung parallel zu dem Zwischenkreis-Energiespeicher geschaltet ist. Ferner weist das Verfahren ein Erkennen einer Bedingung auf, die ein Entladen des Zwischenkreis-Energiespeichers erfordert. In einem ersten Zeitintervall wird ein gleichzeitiges Einschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements vorgesehen, wobei das erste steuerbare Halbleiterelement mit reduzierter Ansteuerspannung eingeschaltet wird. Die reduzierte Ansteuerspannung ist eine fest voreingestellte Spannung, die nicht nachgeregelt wird. Nach Ablauf des ersten Zeitintervalls wird ein gleichzeitiges Ausschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements vorgesehen. In einem weiteren Zeitintervall wird ein gleichzeitiges Einschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements vorgesehen, wobei das zweite steuerbare Halbleiterelement mit reduzierter Ansteuerspannung eingeschaltet wird. The object is achieved by a method having the features according to
Ferner wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das eine Halbleiterbrückenschaltung aufweist und an der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass in einem vierten Zeitintervall gleichzeitiges Einschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements, wobei das zweite steuerbare Halbleiterelement mit reduzierter Ansteuerspannung eingeschaltet wird. Nach Ablauf des vierten Zeitintervalls ist ein gleichzeitiges Ausschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements vorgesehen. In einem fünften Zeitintervall ist ein gleichzeitiges Einschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements vorgesehen, wobei das erste steuerbare Halbleiterelement mit reduzierter Ansteuerspannung eingeschaltet wird. Furthermore, a vehicle is proposed which has a semiconductor bridge circuit and to which the method according to the invention is carried out. In a further exemplary embodiment it can be provided that in a fourth time interval simultaneous switching on of the first controllable semiconductor element and the second controllable semiconductor element, wherein the second controllable semiconductor element with reduced drive voltage is turned on. After the fourth time interval, a simultaneous switching off of the first controllable semiconductor element and the second controllable semiconductor element is provided. In a fifth time interval, a simultaneous switching on of the first controllable semiconductor element and the second controllable semiconductor element is provided, wherein the first controllable semiconductor element is switched on with a reduced drive voltage.
Ferner kann vorgesehen werden, dass zwischen dem ersten Zeitintervall und dem zweiten Zeitintervall ein drittes Zeitintervall liegt und/oder zwischen dem vierten Zeitintervall und dem fünften Zeitintervall eine sechstes Zeitintervall liegt, in dem das erste steuerbaren Halbleiterelements und das zweiten steuerbare Halbleiterelements ausgeschaltet sind. Furthermore, it can be provided that a third time interval lies between the first time interval and the second time interval and / or there is a sixth time interval between the fourth time interval and the fifth time interval in which the first controllable semiconductor element and the second controllable semiconductor element are switched off.
Das dritte und das sechste Zeitintervall sind Warteintervalle, bei denen eine Übergangszeit abgewartet wird, bevor ein weiterer Kurzschluss in eine der Halbbrücken eingeleitet wird. The third and sixth time intervals are wait intervals in which a transitional time is waited before another short circuit is initiated in one of the half bridges.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Ansteuerverfahren von spannungssteuerbaren Halbleiterelementen. Hierbei kommen beispielsweise IGBTs, MOSFETs oder JFEFs zur Anwendung. The method according to the invention is a driving method of voltage-controllable semiconductor elements. For example, IGBTs, MOSFETs or JFEFs are used here.
Das Erkennen einer Bedingung kann beispielsweise mit Sensorik erkannt werden, beispielsweise einem oder mehrere Beschleunigungssensoren, die einen Aufprall eines Fahrzeugs erkennen. Hierbei kann eine Erkennungseinheit Teil eines Boardcomputersystems des Fahrzeugs sein. The detection of a condition can be detected, for example, with sensors, for example one or more acceleration sensors, which detect a collision of a vehicle. In this case, a recognition unit may be part of a board computer system of the vehicle.
Ein Reduzieren einer Ansteuerspannung des ersten Halbleiterelements kann verwendet werden, um einen leichten Kurzschluss bereitzustellen. Dieser leichte Kurzschluss unterscheidet sich von einem regulären Kurzschluss dadurch, dass bei einem regulären Kurzschluss keine reduzierte Ansteuerspannung verwendet wird, sondern eine Ansteuerungsspannung in voller Höhe entsprechend einer vorgesehenen Kennlinie des Halbleiterelements. Reducing a drive voltage of the first semiconductor element may be used to provide a slight short circuit. This slight short circuit differs from a regular short circuit in that in a regular short circuit, no reduced driving voltage is used, but a full drive voltage corresponding to an intended characteristic of the semiconductor element.
Ein gleichzeitiges Kurzschließen des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements bewirkt schließlich einen Kurzschluss einer Halbbrücke. Die Halbleiterbrücke kann als Vollbrücke oder als Halbbrücke ausgebildet sein. A simultaneous short-circuiting of the first controllable semiconductor element and the second controllable semiconductor element finally causes a short circuit of a half-bridge. The semiconductor bridge can be designed as a full bridge or as a half bridge.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird vorgesehen, dass das gleichzeitige Kurschließen des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements auf eine Zeitspanne von unter 10 μs begrenzt ist. Dies berücksichtigt die Belastbarkeit der steuerbaren Halbleiterelemente und vermeidet eine thermische Überlastung während eines Kurzschlusses. In a preferred embodiment, it is provided that the simultaneous short-circuiting of the first controllable semiconductor element and of the second controllable semiconductor element is limited to a time span of less than 10 μs. This takes into account the load capacity of the controllable semiconductor elements and avoids thermal overload during a short circuit.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass ein erstes gleichzeitiges Kurzschließen und mindestens ein zweites gleichzeitiges Kurzschließen in einer zeitlichen Abfolge durchgeführt wird. Hierbei wird zwischen dem ersten Kurzschließen einer Halbleiterbrücke und dem zweiten Kurzschließen einer zweiten Halbleiterbrücke eine Wartezeit vorgesehen, so dass nicht gleichzeitig beide parallel zueinander geschalteten Halbleiterbrücken kurzgeschlossen werden. Ferner kann eine zeitliche Abfolge vorgesehen werden, die das Kurzschließen der einzelnen schaltbaren Halbleiterelemente definiert. So können beispielsweise nicht nur die Halbleiterbrücken abwechselnd kurzgeschlossen werden, sondern auch die vorhanden schaltbaren Halbleiterelemente abwechselnd leicht kurzgeschlossen werden, beispielsweise zunächst in zeitlicher Abfolge alle oberen schaltbaren Halbleiterelemente der Halbbrücken und danach alle unteren schaltbaren Halbleiterelemente der Halbbrücken, während die in Reihe geschalteten weiteren schaltbaren Halbleiterelemente der Halbbrücke regulär kurzgeschlossen werden. In a further embodiment it can be provided that a first simultaneous short-circuiting and at least a second simultaneous short-circuiting are carried out in a time sequence. In this case, a waiting time is provided between the first short-circuiting of a semiconductor bridge and the second short-circuiting of a second semiconductor bridge, so that not both parallel-connected semiconductor bridges are simultaneously short-circuited. Furthermore, a time sequence can be provided which defines the short-circuiting of the individual switchable semiconductor elements. Thus, for example, not only the semiconductor bridges can be alternately short-circuited, but also the switchable semiconductor elements are alternately slightly shorted, for example, first in time sequence all upper switchable semiconductor elements of the half-bridges and then all lower switchable semiconductor elements of the half-bridges, while the series-connected further switchable semiconductor elements the half bridge regularly shorted.
Ferner ist es möglich, dass die Halbleiterbrücke dreiphasig ausgebildet ist. Mit einer solchen dreiphasigen Halbleiterbrücke können dreiphasige rotierende elektrische Maschinen, wie ein Motor, ein Generator oder ein Motor-Generator eines Fahrzeugs betrieben werden. Furthermore, it is possible that the semiconductor bridge is formed in three phases. With such a three-phase semiconductor bridge, three-phase rotary electric machines such as a motor, a generator or a motor generator of a vehicle can be operated.
In Abhängigkeit der gewünschten Anzahl der Phasen der Halbbrücken kann vorgesehen werden, dass eine zweite Halbbrücke ein drittes steuerbares Halbleiterelement und ein viertes steuerbares Halbleiterelement aufweist und auch dort ein weiteres gleichzeitiges Kurzschließen durchgeführt wird. Ferner können weitere steuerbare Hableiterelemente in weiteren Halbbrücken vorgesehen werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn alle eingebauten steuerbaren Halbleiterelemente eine gleiche Kennlinie haben und vom gleichen Typ sind, beispielsweise alle als IGBT ausgebildet sind. Depending on the desired number of phases of the half-bridges, provision can be made for a second half-bridge to have a third controllable semiconductor element and a fourth controllable semiconductor element, and a further simultaneous short-circuiting is also carried out there. Furthermore, further controllable Hableiterelemente can be provided in other half-bridges. It is advantageous if all built-in controllable semiconductor elements have an identical characteristic and are of the same type, for example, all are designed as IGBT.
Es kann in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen werden, dass das erste steuerbare Halbleiterelement und das zweite steuerbare Halbleiterelement jeweils als IGBT ausgebildet sind und die Ansteuerspannung die Gatespannung eines der Halbleiterelemente ist. It can be provided in one embodiment that the first controllable semiconductor element and the second controllable semiconductor element are each formed as IGBT and the drive voltage is the gate voltage of one of the semiconductor elements.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass die reduzierte Ansteuerspannung kleiner als 15 Volt ist. Die Höhe der Ansteuerspannung hängt von der Kennlinie des verwendeten steuerbaren Halbleiterelementes ab. Bei einem IBGT werden beispielsweise üblicherweise für einen regulären Kurzschluss 15 Volt als Ansteuerspannung verwendet. Somit liegt bei einem leichten Kurzschluss die Ansteuerspannung deutlich unter 15 Volt, damit die Höhe des Kurzschlussstromes im Vergleich zur Ansteuerung mit 15 Volt reduziert wird. In a preferred embodiment, it may be provided that the reduced drive voltage is less than 15 volts. The magnitude of the drive voltage depends on the characteristic of the controllable semiconductor element used. In an IBGT, for example, are usually for a regular
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass die Halbleiterbrücke mit einer elektrischen Maschine verbunden ist und das gleichzeitige Kurzschließen bei drehender elektrischer Maschine durchgeführt wird. In a further embodiment it can be provided that the semiconductor bridge is connected to an electrical machine and the simultaneous short-circuiting is performed while the electrical machine is rotating.
Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass auch während des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs in sehr kurzer Zeit ein Brückenkurzschluss eingeleitet werden kann, ohne dass auf einen Stillstand der sonst rotierenden elektrischen Maschine gewartet werden braucht. This results in the advantage that even during driving a vehicle in a very short time, a bridge short circuit can be initiated without having to wait for a standstill of the otherwise rotating electric machine.
Ferner ist von Vorteil, wenn die Entladung des Zwischenkreis-Energiespeichers innerhalb einer Sekunde auf unter 60 Volt erfolgt. Dies bedeutet, dass die Zwischenkreisspannung in kurzer Zeit auf eine ungefährliche Spannungshöhe von etwa unter 60 Volt geführt wird. Solche Anforderungen können besonders im Bereich der Fahrzeugtechnik eine Rolle spielen, damit Sicherheitsanforderungen eingehalten werden können. Es wird insgesamt vorgeschlagen, den Zwischenkreis einer Halbleiterbrücke durch leichte Brückenkurzschlüsse zu entladen. Hierbei wird eine Schnellentladung (Active Discharge) des Zwischenkreises ermöglicht. Bei einem regulärem Brückenkurzschluss hingegen gehen die beiden in Reihe geschalteten steuerbaren Halbleiterelemente, beispielsweise IGBTs, einer Halbbrücke in den aktiven Bereich, d.h. sie werden im Kurzschluss betrieben, wobei dabei undefinierte elektrische Zustände an den Halbleiterelemente auftreten. Ferner ist bei einem regulären Kurzschluss (15 Volt Ansteuerspannung) der Kurzschlussstrom unerwünscht hoch, möglicherweise in einem schädigenden Bereich. Furthermore, it is advantageous if the discharge of the DC link energy storage takes place within one second to less than 60 volts. This means that the intermediate circuit voltage is led in a short time to a safe voltage level of about less than 60 volts. Such requirements can play a role, especially in the field of vehicle technology, so that safety requirements can be met. It is proposed altogether to discharge the intermediate circuit of a semiconductor bridge by light bridge shorts. This enables fast discharge (Active Discharge) of the DC link. On the other hand, in the case of a regular bridge short circuit, the two series-connected controllable semiconductor elements, for example IGBTs, of a half-bridge go into the active region, i. they are operated in a short circuit, whereby undefined electrical states occur at the semiconductor elements. Further, with a regular short circuit (15 volts drive voltage), the short circuit current is undesirably high, possibly in a damaging area.
Bei einem „leichten Brückenkurzschluss“ hingegen wird einer der Halbleiterelemente mit reduzierter Gatespannung angesteuert, so dass sich die Höhe des auftretenden Kurzschlussstroms deutlich reduziert und näherungsweise die gesamte Zwischenkreisspannung an diesem Halbleiterelement abfällt. In einem solchen Zustand sind die thermischen Verhältnisse berechenbar. In the case of a "slight bridge short circuit", on the other hand, one of the semiconductor elements is driven with a reduced gate voltage, so that the magnitude of the occurring short-circuit current is significantly reduced and approximately the entire intermediate circuit voltage at this semiconductor element drops. In such a state, the thermal conditions can be calculated.
Bei harten oder regulären Brückenschüssen mit beispielsweise einer Gatespannung VGE=+15V am Gate des IGBTs treten hingegen sehr hohe Ströme von mehreren kA auf. Diese hohen Ströme stellen ein Sicherheitsrisiko dar und können den IGBT bei repetierender Belastung schädigen. In the case of hard or regular bridge shots with, for example, a gate voltage VGE = + 15V at the gate of the IGBT, on the other hand very high currents of several kA occur. These high currents pose a safety hazard and can damage the IGBT in repetitive loading.
Es wird nun erfindungsgemäß eine reduzierte Gatespannung bereitgestellt und Brückenkurzschlüsse erzeugt. Dieser Brückenkurzschluss bei reduzierter Ansteuerspannung, hier die Gatespannung, wird im Folgenden als „leichter Brückenkurzschluss“ verstanden. Die dabei auftretenden Kurzschlüsse sind deutlich geringer als die üblichen oder regulären Kurzschlüsse bei VGE = 15V. It is now provided according to the invention, a reduced gate voltage and generates bridge shorts. This bridge short circuit with reduced drive voltage, here the gate voltage, is understood in the following to be a "light bridge short circuit". The resulting short circuits are significantly lower than the usual or regular short circuits at VGE = 15V.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden alle steuerbaren Halbleiterelemente, beispielsweise sechs IGBTs einer dreiphasigen Vollbrücke als Halbleiterbrückenschaltung des Umrichters, nacheinander in sehr kurzen Abständen in den leichten Kurzschluss versetzt. Je nach vorhandener Ladung im Zwischenkreis werden die einzelnen IGBTs mehrfach zeitlich hintereinander im leichten Brückenkurzschluss betrieben. Mit jedem Puls wird ein Teil der elektrischen Energie des Zwischenkreises in Wärmeenergie in den IGBTs umgewandelt und beispielsweise in einer Bodenplatte des Halbleiters gespeichert. Dabei sinkt mit jedem Puls die Zwischenkreisspannung. In a preferred embodiment, all controllable semiconductor elements, for example, six IGBTs of a three-phase full bridge as a semiconductor bridge circuit of the inverter, one after the other in very short intervals in the slight short circuit. Depending on the existing charge in the DC link, the individual IGBTs are operated several times in succession in the light bridge short circuit. With each pulse, part of the electrical energy of the intermediate circuit is converted into heat energy in the IGBTs and stored, for example, in a bottom plate of the semiconductor. At the same time, the DC link voltage decreases with each pulse.
Es wird demnach eine Entladung des Zwischenkreises mit IGBT-Brückenkurzschluss bei reduzierter Gatespannung angestrebt, die geringer ist als die Gatespannung im Normalbetrieb eines IGBTs mit VGE = +15V. Bei dieser Vorgehensweise ist keine Entladung über die elektrische Maschine notwendig. Auch kann die vorgeschlagene Selbstentladung bei drehender Maschine durchgeführt werden, ohne dass ein externer Widerstand benötigt wird. Die Schnellentladung des Zwischenkreises auf unter 60 Volt Restspannung kann innerhalb einer Sekunde erfolgen. It is therefore desirable to discharge the DC link with IGBT bridge short circuit at a reduced gate voltage, which is lower than the gate voltage during normal operation of an IGBT with VGE = + 15V. In this procedure, no discharge via the electrical machine is necessary. Also, the proposed self-discharge can be performed while the machine is rotating without the need for an external resistor. The quick discharge of the DC link to less than 60 V residual voltage can take place within one second.
Im Folgenden wird anhand einer Zeichnung die erfindungsgemäße Vorgehensweise verdeutlicht. Die hierbei beschriebenen Merkmale sind alleine und in ihrer Kombination verwendbar und gelten für ein Verfahren wie auch für eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens. Es zeigen: In the following, the procedure according to the invention will be clarified with reference to a drawing. The features described here can be used alone and in combination and apply to a method as well as to a device for carrying out the method. Show it:
Die drei Halbbrücken
In
Bei einer Gefahrensituation, wie beispielsweise einer Auffahrsituation, wird die Fahrzeugbatterie
Für eine Schnellentladung werden leichte Brückenkurzschlüsse erzeugt. Bei einem Brückenkurzschluss schalten beide IGBTs einer Halbbrücke z.B. IGBT
Ein Brückenkurzschluss ist begrenzt auf einen Zeitraum, beispielsweise mit dt1 = 8 µs, um die IGBTs durch die dabei auftretende hohe thermische Belastung zu schützen. Ein solcher Puls kann im Allgemeinen nicht genügen, um den Zwischenkreis ausreichend zu entladen. Es werden vorzugsweise mehrere leichte Brückenkurzschlüsse in kurzer zeitlicher Abfolge nacheinander erzeugt. Dabei ist zu beachten, dass vorzugsweise nur einer der beiden IGBTs
Es ist vorgesehen, dass in gleicher Art weitere leichte Brückenkurzschlüsse in den beiden anderen Halbbrücken durchgeführt werden. Dies wird in
In
Die Sequenz der eingeleiteten leichten Brückenkurzschlüsse wird so oft wiederholt bis der Zwischenkreis ausreichend entladen ist. Mit jeden neuen Durchlauf (Brückenzweige
Ferner kann auch vorgesehen werden, dass das erfindungsgemäße Einleiten von leichten Brückenkurzschlüssen bei drehender elektrischer Maschine
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 2011/0221370 A1 [0006] US 2011/0221370 A1 [0006]
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