DE102020121373A1

DE102020121373A1 - Kraftfahrzeugleistungswandler mit schienengetriebener klemmschaltung

Info

Publication number: DE102020121373A1
Application number: DE102020121373.5A
Authority: DE
Inventors: Yantao Song; Baoming Ge; Lihua Chen; Fan Xu; Serdar Hakki Yonak
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2021-02-25
Also published as: CN112406555A; US20210057978A1; US11799371B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt einen Kraftfahrzeugleistungswandler mit schienengetriebener Klemmschaltung bereit. Ein Leistungswandler weist ein Paar von seriell geschalteten Schaltern auf, die Folgendes definieren: einen Phasenzweig, ein Paar von Gatetreiberschaltungen, die jeweils Gates der seriell geschalteten Schalter Leistung bereitstellen, eine positive Schiene, die mit dem Phasenzweig elektrisch verbunden ist, und eine Klemmschaltung, die einen Klemmschalter beinhaltet. Die Klemmschaltung aktiviert, als Reaktion darauf, dass die Gatetreiberschaltungen abgeregt sind, den Klemmschalter mit Energie aus der positiven Schiene dazu, ein Gate von einem der seriell geschalteten Schalter, der mit der einen der Gatetreiberschaltungen zusammenhängt, an einen anderen Anschluss des einen der seriell geschalteten Schalter zu klemmen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Kraftfahrzeugleistungswandler und die Steuerung davon, um Bedingungen von doppelter Einschaltung zu verhindern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Hybridelektrofahrzeug kann ein herkömmliches Brennkraftmaschinensystem mit einem elektrischen Antriebssystem kombinieren. Das Vorhandensein des elektrischen Antriebsstrangs soll eine bessere Kraftstoffeffizienz als ein herkömmliches Fahrzeug oder eine bessere Leistung erreichen. Es gibt eine Vielzahl von Hybridelektrofahrzeugtypen und der Grad, zu dem jedes als Elektrofahrzeug fungiert, kann variieren. Eine übliche Form eines Hybridelektrofahrzeugs ist das Hybridelektroauto, obwohl auch Hybridelektro-Trucks (Pickups und Traktoren) und -busse existieren.
Moderne Hybridelektrofahrzeuge nutzen Technologien zur Verbesserung der Effizienz, wie etwa regenerative Bremsen, die die kinetische Energie des Fahrzeugs zur Speicherung und späteren Verwendung in elektrische Energie umwandeln. Einige Hybridelektrofahrzeuge verwenden eine Brennkraftmaschine, um einen elektrischen Generator anzutreiben, der entweder die Batterien des Fahrzeugs auflädt oder seine elektrischen Antriebsmotoren direkt antreibt. Einige Hybridelektrofahrzeuge reduzieren Leerlaufemissionen, indem sie den Motor im Leerlauf abschalten und ihn bei Bedarf neu starten.
Ein Elektrofahrzeug verwendet einen oder mehrere Elektromotoren oder Traktionsmotoren zum Antrieb. Ein Elektrofahrzeug kann durch ein Kollektorsystem durch Elektrizität aus fahrzeugfremden Quellen angetrieben werden oder kann mit einer Batterie, Sonnenkollektoren oder einem elektrischen Generator zum Umwandeln von Kraftstoff in Elektrizität eigenständig sein. Elektrofahrzeuge beinhalten unter anderem Straßen- und Schienenfahrzeuge, Oberflächen- und Unterwasserschiffe, elektrische Luftfahrzeuge und elektrische Raumfahrzeuge.
KURZDARSTELLUNG
Ein elektrisches Antriebssystem weist eine elektrische Maschine, eine Traktionsbatterie und einen Leistungswandler auf. Der Leistungswandler überträgt Leistung zwischen der elektrischen Maschine und der Traktionsbatterie. Der Leistungswandler beinhaltet ein Paar von seriell geschalteten Schaltern, die Folgendes definieren: einen Phasenzweig, ein Paar von Gatetreiberschaltungen, die dazu konfiguriert sind, Gates der seriell geschalteten Schalter jeweils Leistung bereitzustellen, einen DC-Zwischenkreiskondensator parallel zu dem Phasenzweig, eine positive DC-Schiene, die den elektrischen DC-Zwischenkreiskondensator und den Phasenzweig elektrisch verbindet, und eine Klemmschaltung, die einen Klemmschalter beinhaltet. Die Klemmschaltung aktiviert, als Reaktion darauf, dass die Gatetreiberschaltungen abgeregt sind, den Klemmschalter mit Energie aus der positiven DC-Schiene dazu, ein Gate von einem der seriell geschalteten Schalter, der mit der einen der Gatetreiberschaltungen zusammenhängt, an einen anderen Anschluss des einen der seriell geschalteten Schalter zu klemmen, um den einen der seriell geschalteten Schalter daran zu hindern, den EIN-Zustand zu erreichen.
Ein Leistungswandler weist ein Paar von seriell geschalteten Schaltern auf, die Folgendes definieren: einen Phasenzweig, ein Paar von Gatetreiberschaltungen, die jeweils Gates der seriell geschalteten Schalter Leistung bereitstellen, eine positive Schiene, die mit dem Phasenzweig elektrisch verbunden ist, und eine Klemmschaltung, die einen Klemmschalter beinhaltet. Die Klemmschaltung aktiviert, als Reaktion darauf, dass die Gatetreiberschaltungen abgeregt sind, den Klemmschalter mit Energie aus der positiven Schiene dazu, ein Gate von einem der seriell geschalteten Schalter, der mit der einen der Gatetreiberschaltungen zusammenhängt, an einen anderen Anschluss des einen der seriell geschalteten Schalter zu klemmen, um den einen der seriell geschalteten Schalter daran zu hindern, den EIN-Zustand zu erreichen.
Ein Verfahren zum Steuern eines Leistungswandlers beinhaltet, als Reaktion darauf, dass eine Gatetreiberschaltung, die dazu konfiguriert ist, ein Gate eines Schalters eines Phasenzweigs des Leistungswandlers mit Leistung zu versorgen, abgeregt ist, Aktivieren eines Klemmschalters einer Klemmschaltung mit Energie aus einer positiven Schiene des Leistungswandlers, um ein Gate des Schalters an einen anderen Anschluss des Schalters zu klemmen, um zu verhindern, dass der Schalter einen EIN-Zustand erreicht.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems eines Fahrzeugs.
2 ist eine schematische Darstellung eines Phasenzweigs aus 1 und einer entsprechenden Steuerschaltung.
3 ist eine schematische Darstellung eines Phasenzweigs und einer alternativen entsprechenden Steuerschaltung.
4 ist ein schematisches Diagramm der Klemmschaltung aus 3.
5 ist ein schematisches Diagramm einer Klemmschaltung, die mit mehreren Phasenzweigen angeordnet ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in dieser Schrift beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die in der vorliegenden Schrift offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Brückenbasierte Leistungselektronikwandler/-wechselrichter wurden in HybridElektrofahrzeug- und Elektrofahrzeug-Antriebssystemen ausgiebig verwendet. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet ein elektrisches Antriebssystem 10 für ein Fahrzeug 12 eine Traktionsbatterie 14, einen brückenbasierten DC-DC-Wandler 16, einen DC-Zwischenkreiskondensator 18 für den DC-Bus 19 und zwei Leistungswandler (DC-AC-Wechselrichter) 20, 22, einen Elektromotor 24 und einen Generator 26. Der brückenbasierte DC-DC-Wandler 16 beinhaltet einen Kondensator 28 parallel zu der Traktionsbatterie 14, ein Paar seriell geschalteter Schalter 30, 32 (z. B. Transistoren) und einen Induktor 34 zwischen dem Kondensator und den seriell geschalteten Schaltern 30, 32.
Der DC-AC-Wechselrichter 20 beinhaltet in diesem Beispiel drei Paare seriell geschalteter Schalter 36, 38, 40, 42, 44, 46. Jedes der Paare definiert einen entsprechenden Phasenzweig für den Motor 24. Der DC-AC-Wechselrichter 26 beinhaltet zudem drei Paare seriell geschalteter Schalter 48, 50, 52, 54, 56, 58. Jedes der Paare definiert einen entsprechenden Phasenzweig für den Motor/Generator 26. Die Schalter 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58 können Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT), Metall-Oxid-Halbleiter-FeldeffektTransistoren (MOSFET) oder andere steuerbare Halbleitervorrichtungen sein. In den folgenden Beispielen sind die Schalter 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58 als IGBTs gezeigt.
Eine Spannung, die mit Leistung von der Traktionsbatterie 14 zusammenhängt, kann durch den Betrieb des brückenbasierten DC-DC-Wandlers 16 für die endgültige Abgabe an den DC-AC-Wechselrichter 20 und somit den Elektromotor 24 erhöht werden, um das Fahrzeug 12 anzutreiben. Gleichermaßen kann durch den Generator 26 aufgenommene regenerative Leistung durch den DC-AC-Wechselrichter 22 und so weiter zur Speicherung in der Traktionsbatterie 14 geleitet werden.
Bedingungen einer doppelten Einschaltung können über den Phasenzweigen der DC-AC-Wechselrichter 20, 22 auftreten. Gate-Signale der Schalter 36, 38 sind zum Beispiel normalerweise komplementär. Unter normalen Betriebsbedingungen ist zu jeder Zeit nur einer der Schalter 36, 38 eingeschaltet. In der Bedingung der doppelten Einschaltung sind die Schalter 36, 38 gleichzeitig eingeschaltet und die DC-Spannungsquelle ist durch die niedrige Impedanz, die durch die Einschaltwiderstände der Schalter 36, 38 gebildet ist, direkt kurzgeschlossen. Die Bedingung der doppelten Einschaltung kann einen großen Strom erzeugen, der viel höher als der normale Betriebsstrom der Schalter 36, 38 ist.
2 zeigt einen der Phasenzweige des DC-AC-Wechselrichters 20 und seiner Gatetreiberschaltungen 60, 62. Die Schalter 36, 38 sind die Hauptleistungsschalter, wie vorstehend angedeutet, und die Schalter 64, 66 sind Miller-Klemmschalter. Wenn die Gatetreiberschaltungen 60, 62 jeweils durch Leistungsversorgungen 68, 70 erregt sind, ist der Ausgangsstatus der Gatetreiberschaltungen 60, 62 entweder hoch oder niedrig. Wenn die Schalter 36, 38 ausgeschaltet sind, werden die Klemmschalter 64, 66 eingeschaltet und das Gate G zum Emitter E jedes der Schalter 36, 38 wird jeweils durch die niedrige Impedanz der Schalter 64 bzw. 66 kurzgeschlossen. Daher befinden sich die Schalter 36, 38 im ausgeschalteten Zustand. (Mehrere Widerstände sind ebenfalls in 2 und anderen Figuren gezeigt. Diese sind auf übliche Weise angeordnet und müssen daher nicht ausführlicher erörtert werden.)
Wenn die Leistungsversorgungen 68, 70 jedoch keine Leistung aufweisen, verlieren die Gatetreiberschaltungen 60, 62 und Miller-Klemmschalter 64, 66 ihre Funktion. Die Ausgänge der Gatetreiberschaltungen 60, 62 befinden sich in einem hochohmigen Zustand, und die Miller-Klemmschalter 64, 66 befinden sich ebenfalls in einem hochohmigen Zustand. Daher ist die Gateemitterimpedanz jedes der Schalter 36, 38 sehr hoch. Wenn in dieser Situation Hochspannung an den DC-Bus 19 angelegt wird und die DC-Busspannung schwankt, lädt Strom, der durch den parasitären Kondensator Cgc von jedem der Schalter 36, 38 fließt, den Gatekondensator von jedem der Schalter 36, 38 auf. Wenn sich die DC-Busspannung schnell genug ändert, veranlasst die erzeugte Gatespannung durch den Ladestrom, der durch Cgc fließt, das Einschalten der Schalter 36, 38. Wenn beide der Schalter 36, 38 eingeschaltet sind, tritt eine Bedingung der doppelten Einschaltung auf, wie vorstehend erläutert.
Hier werden Klemmschaltungen vorgeschlagen, die Bedingungen der doppelten Einschaltung von brückenbasierten Wandlern und brückenbasierten Wechselrichtern verhindern, unabhängig davon, ob die Gatetreiberleistungsversorgungen erregt sind.
Wie in 3 gezeigt, nimmt die Klemmschaltung 72' Energie von dem DC-Bus auf, wenn die Gatetreiberschaltung 62' nicht erregt ist, da die Leistungsversorgung 70' ausgeschaltet ist oder anderweitig nicht verfügbar ist und der DC-Bus (wie durch die positive DC-Schiene dargestellt) erregt ist, und klemmt das Gate G des Schalters 38' durch eine niedrige Impedanz an seinen Emitter E, sodass der Schalter 38' fest ausgeschaltet sein kann. Unabhängig von dem EIN/AUS-Status des Schalters 36' kann keine Bedingung doppelter Einschaltung auftreten. Es ist anzumerken, dass in dieser beispielhaften Anordnung der Schalter 36' einen entsprechenden Miller-Klemmschalter 64' aufweist, der mit der Gatetreiberschaltung 60' und der Leistungsversorgung 68' wie in 2 zusammenhängt, der Schalter 38' jedoch nicht.
Sobald die Gatetreiberschaltung 62' über die Leistungsversorgung 70' erregt ist, wird die Steuerung der Klemmschaltung 72' von der Gatetreiberschaltung 62' übernommen und die Klemmschaltung 72' führt die gleiche Funktion wie der Schalter 66 aus 2 aus. Daher kann die vorgeschlagene Klemmschaltung 72' effektiv verhindern, dass sich der Schalter 38' falsch einschaltet, um Bedingungen der doppelten Einschaltung des Phasenzweigs zu vermeiden, wenn die Gatetreiberschaltungen 60', 62' nicht erregt sind. Außerdem behält die vorgeschlagene Klemmschaltung 72' die ursprüngliche Funktion bei, was verhindert, dass sich der Schalter 38' fälschlicherweise einschaltet, wenn sich die Gatetreiberleistungsversorgung 70' im Normalbetrieb befindet.
Eine Umsetzung der vorgeschlagenen Klemmschaltung 72' ist in 4 gezeigt. Andere sind jedoch ebenfalls vorgesehen. Wenn die Gatetreiberschaltung 62' nicht erregt ist und der DC-Bus (wie durch die positive DC-Schiene dargestellt) erregt ist, ist der Transistor 74' ausgeschaltet und das Gate 76' des Schalters 78' wird durch Energie vom DC-Bus durch den Widerstand 80' und die Diode 82' geladen. Sobald die Gatespannung des Schalters 78' ausreichend hoch ist, wird der Schalter 78' vollständig eingeschaltet und klemmt das Gate G des Schalters 38' durch niedrige Impedanz an seinen Emitter E. Daher kann der Schalter 3 8' fest ausgeschaltet sein. Die Zenerdiode 84', die parallel zu dem Transistor 74' ist, schützt die Gatespannung des Schalters 78' über der Nennspannung.
Sobald die Gatetreiberschaltung 62' über die Leistungsversorgung 70' erregt ist, wird der Transistor 74' eingeschaltet und die Diode 82' isoliert den Schalter 78' von der positiven Schiene des DC-Busses. Die Gatetreiberschaltung 62' übernimmt die Steuerung des Schalters 78', um als regulärer Miller-Klemmschalter zu funktionieren, wie im Allgemeinen unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Die vorgeschlagene Klemmschaltung 72' kann auf mehrere Phasenzweige erweitert werden. 5 zeigt eine Umsetzung der vorgeschlagenen Klemmschaltung 72', die von mehreren Phasenzweigen gemeinsam genutzt wird. In dieser Anordnung ist gezeigt, dass der zusätzliche Phasenzweig Schalter 44', 46', Gatetreiberschaltungen 86', 88', Leistungsversorgungen 90', 92' und den Schalter 94' aufweist, die dem Schalter 44' und der Gatetreiberschaltung 86' zugeordnet sind. Es ist erneut zu beachten, dass der Schalter 44' einen entsprechenden Miller-Klemmschalter 94' aufweist, der Schalter 46' jedoch nicht. Außerdem arbeiten die Leistungsversorgungen 68', 90' zusammen: die Leistungsversorgungen 68', 90' sind entweder beide gleichzeitig eingeschaltet oder beide gleichzeitig ausgeschaltet. Das gleiche gilt für die Leistungsversorgungen 70', 92'. In anderen Konfigurationen können die Leistungsversorgungen 68', 90' und 70', 92' unabhängig voneinander arbeiten. Jeder Phasenzweig kann jedoch seine eigene Klemmschaltung erfordern. Andere Szenarios werden ebenfalls in Betracht gezogen.
Wie vorstehend, wenn die Gatetreiberschaltungen 62', 88' nicht erregt sind, weil die Leistungsversorgungen 70', 92' ausgeschaltet sind oder anderweitig nicht verfügbar sind, und der DC-Bus (wie durch die positive DC-Schiene dargestellt) erregt ist, ist der Transistor 74' aus und werden die Gates der Schalter 78', 96' durch den Widerstand 80' bzw. die Dioden 84', 98' mit Energie aus dem DC-Bus geladen. Sobald die Gatespannungen der Schalter 78', 96' ausreichend hoch sind, werden die Schalter 78', 96' vollständig eingeschaltet und klemmen das Gate G des Schalters 38' durch niedrige Impedanz fest an seinen Emitter E und klemmen das Gate G des Schalters 46' durch eine niedrige Impedanz fest an seinen Emitter E, wodurch Bedingungen der doppelten Einschaltung an den veranschaulichten Phasenzweigen ausgeschlossen werden.
Die in dieser Schrift offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon angewendet werden, die/der eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuerungseinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die durch eine Steuerung oder einen Computer in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien wie etwa Festwertspeichervorrichtungen (read only memory - ROM) gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie etwa Disketten, Magnetbändern, Compact Discs (CDs), Direktzugriffsspeichervorrichtungen (random access memory - RAM) und sonstigen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind, ausgeführt werden können. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können zudem in einem durch Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten verkörpert sein, wozu etwa anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (application specific integrated circuit - ASIC), feldprogrammierbare Gate-Anordnungen (field-programmable gate array - FPGA), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder sonstige Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder eine Kombination aus Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten zählen.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die ausdrücklich erörterten Klemmschaltungen beinhalten zum Beispiel einen Transistor, eine Zener-Diode und einen Schalter und eine Diode für jeden Phasenzweig. Andere passive Komponenten können natürlich verwendet werden, um die allgemeinen Funktionen der Klemmschaltungen umzusetzen, wobei derartige Komponenten ausgewählt sind, um die Betriebs- und Leistungserwartungen für eine gegebene Auslegung am besten zu erfüllen.
Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen so beschrieben worden sein können, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften Vorteile bereitstellen oder bevorzugt sind, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass bei einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um gewünschte Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. beinhalten. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung, und sie können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorhergehenden Erfindung ist ein elektrisches Antriebssystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine elektrische Maschine, eine Traktionsbatterie und einen Leistungswandler, der dazu konfiguriert ist, Leistung zwischen der elektrischen Maschine und der Traktionsbatterie zu übertragen, und der Folgendes beinhaltet: ein Paar von seriell geschalteten Schaltern, die einen Phasenzweig definieren, ein Paar von Gatetreiberschaltungen, die dazu konfiguriert sind, jeweils Leistung an Gates der seriell geschalteten Schalter bereitzustellen, einen DC-Zwischenkreiskondensator parallel mit dem Phasenzweig, eine positive DC-Schiene, die den DC-Zwischenkreiskondensator und den Phasenzweig elektrisch verbindet, und eine Klemmschaltung, die einen Klemmschalter beinhaltet, wobei die Klemmschaltung dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die Gatetreiberschaltungen abgeregt sind, den Klemmschalter mit Energie aus der positiven DC-Schiene zu aktivieren, um ein Gate eines der seriell geschalteten Schalter, der mit der einen der Gatetreiberschaltungen zusammenhängt, mit einem anderen Anschluss des einen der seriell geschalteten Schalter zu klemmen, um zu verhindern, dass einer der seriell geschalteten Schalter einen EIN-Zustand erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Klemmschaltung ferner dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass die eine der Gatetreiberschaltungen erregt ist, den Klemmschalter von der positiven DC-Schiene zu isolieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die eine der entsprechenden Gatetreiberschaltungen ferner dazu konfiguriert, den Klemmschalter mit Leistung zu versorgen, wenn sie erregt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Leistungswandler zusätzliche Phasenzweige und wobei die Klemmschaltung einen zusätzlichen Klemmschalter für jeden zusätzlichen Phasenzweig beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Klemmschaltung ferner dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass die eine der Gatetreiberschaltungen abgeregt ist, die zusätzlichen Klemmschalter mit Energie von der positiven DC-Schiene zu aktivieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Leistungswandler ein DC-AC-Wechselrichter.
Gemäß einer Ausführungsform sind die seriell geschalteten Schalter Bipolartransistoren mit isoliertem Gate.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Leistungswandler bereitgestellt, der Folgendes aufweist: ein Paar von seriell geschalteten Schaltern, die einen Phasenzweig definieren, ein Paar von Gatetreiberschaltungen, die dazu konfiguriert sind, jeweils Leistung an die Gates der seriell geschalteten Schalter bereitzustellen, eine positive Schiene, die elektrisch mit dem Phasenzweig verbunden ist, und eine Klemmschaltung, die einen Klemmschalter beinhaltet, wobei die Klemmschaltung dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die Gatetreiberschaltungen abgeregt sind, den Klemmschalter mit Energie aus der positiven Schiene dazu zu aktivieren, ein Gate von einem der seriell geschalteten Schalter, das mit der einen der Gatetreiberschaltungen zusammenhängt, an einen anderen Anschluss des einen der seriell geschalteten Schalter zu klemmen, um den einen der seriell geschalteten Schalter daran zu hindern, den EIN-Zustand zu erreichen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Klemmschaltung ferner dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass die eine der Gatetreiberschaltungen erregt ist, den Klemmschalter von der positiven Schiene zu isolieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die eine der Gatetreiberschaltungen ferner dazu konfiguriert, den Klemmschalter mit Leistung zu versorgen, wenn sie erregt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Phasenzweige, wobei die Klemmschaltung einen zusätzlichen Klemmschalter für jeden zusätzlichen Phasenzweig beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Klemmschaltung ferner dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass die eine der Gatetreiberschaltungen abgeregt ist, die zusätzlichen Klemmschalter mit Energie von der positiven Schiene zu aktivieren.
Gemäß einer Ausführungsform sind die seriell geschalteten Schalter Bipolartransistoren mit isoliertem Gate.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines Leistungswandlers, als Reaktion darauf, dass eine Gatetreiberschaltung, die dazu konfiguriert ist, ein Gate eines Schalters eines Phasenzweigs des Leistungswandlers mit Leistung zu versorgen, abgeregt ist, Aktivieren eines Klemmschalters einer Klemmschaltung mit Energie aus einer positiven Schiene des Leistungswandlers, um ein Gate des Schalters an einen anderen Anschluss des Schalters zu klemmen, um zu verhindern, dass der Schalter einen EIN-Zustand erreicht.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren, als Reaktion darauf, dass die Gatetreiberschaltung mit Energie versorgt ist, Isolieren des Klemmschalters von der positiven DC-Schiene.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Versorgen des Klemmschalters mit Leistung über die Gatetreiberschaltung, wenn sie erregt ist.
In einem Aspekt der Erfindung ist der Schalter ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate.

Claims

Elektrisches Antriebssystem, das Folgendes umfasst: eine elektrische Maschine; eine Traktionsbatterie; und einen Leistungswandler, der dazu konfiguriert ist, Leistung zwischen der elektrischen Maschine und der Traktionsbatterie zu übertragen, und der Folgendes beinhaltet: ein Paar von seriell geschalteten Schaltern, die einen Phasenzweig definieren, ein Paar von Gatetreiberschaltungen, die dazu konfiguriert sind, jeweils Leistung an Gates der seriell geschalteten Schalter bereitzustellen, einen DC-Zwischenkreiskondensator parallel mit dem Phasenzweig, eine positive DC-Schiene, die den DC-Zwischenkreiskondensator und den Phasenzweig elektrisch verbindet, und eine Klemmschaltung, die einen Klemmschalter beinhaltet, wobei die Klemmschaltung dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die Gatetreiberschaltungen abgeregt sind, den Klemmschalter mit Energie aus der positiven DC-Schiene zu aktivieren, um ein Gate eines der seriell geschalteten Schalter, der mit der einen der Gatetreiberschaltungen zusammenhängt, mit einem anderen Anschluss des einen der seriell geschalteten Schalter zu klemmen, um zu verhindern, dass einer der seriell geschalteten Schalter einen EIN-Zustand erreicht.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Klemmschaltung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die eine der Gatetreiberschaltungen erregt ist, den Klemmschalter von der positiven DC-Schiene zu isolieren.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die eine der entsprechenden Gatetreiberschaltungen ferner dazu konfiguriert ist, den Klemmschalter mit Leistung zu versorgen, wenn sie erregt ist.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei der Leistungswandler zusätzliche Phasenzweige beinhaltet und wobei die Klemmschaltung einen zusätzlichen Klemmschalter für jeden zusätzlichen Phasenzweig beinhaltet.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 4, wobei die Klemmschaltung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die eine der Gatetreiberschaltungen abgeregt ist, die zusätzlichen Klemmschalter mit Energie von der positiven DC-Schiene zu aktivieren.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei der Leistungswandler ein DC-AC-Wechselrichter ist.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die seriell geschalteten Schalter Bipolartransistoren mit isoliertem Gate sind.
Leistungswandler, der Folgendes umfasst: ein Paar seriell geschalteter Schalter, die einen Phasenzweig definieren, ein Paar von Gatetreiberschaltungen, die dazu konfiguriert sind, Gates der seriell geschalteten Schalter jeweils Leistung bereitzustellen; eine positive Schiene, die elektrisch mit dem Phasenzweig verbunden ist; und eine Klemmschaltung, die einen Klemmschalter beinhaltet, wobei die Klemmschaltung dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die Gatetreiberschaltungen abgeregt sind, den Klemmschalter mit Energie aus der positiven Schiene dazu zu aktivieren, ein Gate von einem der seriell geschalteten Schalter, der mit der einen der Gatetreiberschaltungen zusammenhängt, an einen anderen Anschluss des einen der seriell geschalteten Schalter zu klemmen, um den einen der seriell geschalteten Schalter daran zu hindern, den EIN-Zustand zu erreichen.
Leistungswandler nach Anspruch 8, wobei die Klemmschaltung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die eine der Gatetreiberschaltungen erregt ist, den Klemmschalter von der positiven Schiene zu isolieren.
Leistungswandler nach Anspruch 8, wobei die eine der Gatetreiberschaltungen ferner dazu konfiguriert ist, den Klemmschalter mit Leistung zu versorgen, wenn sie erregt ist.
Leistungswandler nach Anspruch 8, der zusätzliche Phasenzweige umfasst, wobei die Klemmschaltung einen zusätzlichen Klemmschalter für jeden zusätzlichen Phasenzweig beinhaltet.
Leistungswandler nach Anspruch 11, wobei die Klemmschaltung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die eine der Gatetreiberschaltungen abgeregt ist, die zusätzlichen Klemmschalter mit Energie von der positiven Schiene zu aktivieren.
Verfahren zum Steuern eines Leistungswandlers, das Folgendes umfasst: als Reaktion darauf, dass eine Gatetreiberschaltung, die dazu konfiguriert ist, ein Gate eines Schalters eines Phasenzweigs des Leistungswandlers mit Leistung zu versorgen, abgeregt ist, Aktivieren eines Klemmschalters einer Klemmschaltung mit Energie aus einer positiven Schiene des Leistungswandler, um ein Gate des Schalters an einen anderen Anschluss des Schalters zu klemmen, um zu verhindern, dass der Schalter einen EIN-Zustand erreicht.
Verfahren nach Anspruch 13, das als Reaktion darauf, dass die Gatetreiberschaltung mit Energie versorgt ist, den Klemmschalter von der positiven DC-Schiene isoliert.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner Versorgen des Klemmschalters über die Gatetreiberschaltung mit Leistung umfasst, wenn sie erregt ist.