DE102022209005A1 - Schaltungsanordnung, Leiterplattenanordnung, elektrischer Antrieb sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (2) dadurch gekennzeichnet, dass eine Überspannungsschutzschaltung (7) ausgebildet ist, welche parallel zur Zwischenkreiskapazität (5) geschaltet ist, um die Zwischenkreiskapazität (5) vor Überspannungen zu schützen. Ferner betrifft die Erfindung eine Leiterplattenanordnung (3), einen elektrischen Achsantrieb (4) und ein Kraftfahrzeug (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, umfassend eine Zwischenkreiskapazität und eine Wechselrichterschaltung. Daneben betrifft die Erfindung eine Leiterplattenanordnung, einen elektrischen Achsantrieb und ein Kraftfahrzeug.
  • Bekanntermaßen wird mit Hilfe eines Wechselrichters elektrische Gleichspannung in Wechselspannung umgewandelt, um beispielsweise eine elektrische Maschine anzutreiben. Eingangsseitig wird dem Wechselrichter hierzu eine Gleichspannung zugeführt, welche mit Hilfe einer Zwischenkreiskapazität stabilisiert wird. Ausgangsseitig versorgt der Wechselrichter die Phasen der elektrischen Maschine mit einer Wechselspannung. Zur Erzeugung der Wechselspannung umfasst der Wechselrichter Leistungshalbleiterschalter, welche mit einer Treiberschaltung aktiv von einem offenen (elektrisch nicht-leitenden) Zustand in einen geschlossenen (elektrisch leitenden) Zustand geschaltet werden können.
  • Es ist bekannt, dass elektrische Maschinen, insbesondere Asynchronmaschinen (ASM) und fremderregte Synchronmaschinen (FSM) als Traktionsantriebe in Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzt werden. Kommt es hierbei zu einem sicherheitskritischen Ereignis, beispielsweise einem plötzlichen Lastabwurf im generatorischen Betrieb, muss die elektrische Maschine in einen sicheren Zustand versetzt werden. Im sicheren Zustand wird in der Regel keine Energie mehr an die elektrische Maschine übertragen. Hierzu kann im Fall von ASM und FSM die sog. Wechselrichtersperre, auch WRS genannt, eingesetzt werden. In der WRS werden alle Leistungshalbleiterschalter im Wechselrichter in den offenen Zustand geschaltet, wodurch kein Strom mehr zur elektrischen Maschine fließen kann. Da den Leistungsschutzschaltern allerdings Freilaufdioden zugeordnet sind, kann die im Moment der Umschaltung in der elektrischen Maschine gespeicherte magnetische Energie, da die Rotormagnetisierung in diesem Fall nicht aufrechterhalten wird, transient zurück in den Zwischenkreis des Wechselrichters fließen und zu einer Spannungsüberhöhung an der Zwischenkreiskapazität führen.
  • Ist die Zwischenkreiskapazität ausreichend groß dimensioniert, bleiben die auftretenden Überspannungen unter einer kritischen Schwelle. In aktuellen Entwicklungen ist man allerdings bestrebt, die Größe der Zwischenkreiskapazität zu reduzieren, um Bauteilkosten und Bauraum einzusparen. In diesem Fall ist es nötig, auftretende Überspannungen an der Zwischenkreiskapazität zu erkennen und zu begrenzen, um eine Beschädigung oder Zerstörung zu verhindern.
  • Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung, eine Leiterplattenanordnung, einen elektrischen Achsantrieb und ein Kraftfahrzeug anzugeben, welche dieses Problem lösen.
  • Zur Lösung dieses Problems wird eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass eine Überspannungsschutzschaltung ausgebildet ist, welche parallel zur Zwischenkreiskapazität geschaltet ist, um die Zwischenkreiskapazität vor Überspannungen zu schützen.
  • Die Schaltungsanordnung weist eine Zwischenkreiskapazität auf, welche zwischen zwei Gleichspannungskontakte DC+ und DC- geschaltet ist, um die anliegende Gleichspannung zu stabilisieren. Die Zwischenkreiskapazität ist bevorzugt als Kondensator ausgebildet. Die Gleichspannung wird beispielsweise von einem Batteriesystem bereitgestellt. Die Gleichspannung wird in der Schaltungsanordnung an eine Wechselrichterschaltung übertragen. Die Wechselrichterschaltung ist beispielsweise als B6-Brückenschaltung ausgebildet und mit den Gleichspannungskontakten DC+ und DC- verbunden. Die Überspannungsschutzschaltung ist elektronisch parallel zur Zwischenkreiskapazität geschaltet. Somit ist die Überspannungsschutzschaltung bevorzugt auch mit den Gleichspannungskontakten DC+ und DC- verbunden. Die Überspannungsschutzschaltung ist vorteilhafterweise auch parallel zur Eingangsseite der Wechselrichterschaltung geschaltet. Insbesondere durch einen Energierückfluss aus der Wechselrichterschaltung, kann es somit zu einer Überspannung an der Zwischenkreiskapazität kommen. Überspannung bedeutet in diesem Fall, dass eine bestimmte Referenzspannung zwischen DC+ und DC- überschritten wird. Um die Überspannung zu senken und zu begrenzen, muss die genannte Energie, welche z.B. aus der Wechselrichterschaltung stammt, abgebaut werden. Vorteilhafterweise ist die Überspannungsschutzschaltung ausgebildet einen Stromfluss zwischen DC+ und DC- zu ermöglichen und hierüber Energie abzubauen. Der Stromfluss führt infolgedessen zu einem Spannungsabfall, da insbesondere der Energiefluss aus der Wechselrichterschaltung begrenzt ist.
  • Bevorzugt umfasst die Überspannungsschutzschaltung einen Schutzschalter und einen elektrischen Leistungs-Widerstand und ist ausgebildet einen Strom durch den Leistungs-Widerstand und den Schutzschalter abzuleiten, um eine Spannung an der Zwischenkreiskapazität zu reduzieren. Der Schutzschalter und der elektrische Leistungs-Widerstand sind bevorzugt in Reihe geschaltet. Bei geöffnetem Schutzschalter ist kein Stromfluss durch die Überspannungsschutzschaltung möglich, da sich der Schalter hierbei in einem sperrenden Zustand befindet. Wird der Schutzschalter geschlossen, also in einen leitenden Zustand versetzt, ist ein Stromfluss durch die Überspannungsschutzschaltung möglich, wobei der Stromfluss durch die Größe des elektrischen Leistungs-Widerstands beeinflusst wird. Durch den Stromfluss durch den elektrischen Leistungs-Widerstand wird insbesondere elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt und der elektrischen Schaltungsanordnung entnommen. Je kleiner der elektrische Leistungs-Widerstand ist, desto größer ist der elektrische Strom durch die Überspannungsschutzschaltung und desto schneller fällt die Spannung an der Zwischenkreiskapazität unter einen kritischen Wert.
  • Vorzugsweise umfasst die Überspannungsschutzschaltung eine Komparatorschaltung, welche ausgebildet ist die Spannung an der Zwischenkreiskapazität mit einer Referenzspannung zu vergleichen und bei Überschreiten einer Referenzspannung den Schutzschalter von einem sperrenden in einen leitenden Zustand zu schalten. Eine Komparatorschaltung umfasst beispielsweise einen Operationsverstärker, welcher zwei Spannungseingänge aufweist. An einen der Spannungseingänge wird eine Referenzspannung angeschlossen. Zur Bereitstellung der Referenzspannung ist vorzugsweise ein Mikrocontroller ausgebildet. An den zweiten Spannungseingang wird die Zwischenkreis-Spannung, welche an der Zwischenkreiskapazität bestimmt wird, angeschlossen. Hierbei können auch Spannungen verwendet werden, welche zur Zwischenkreis-Spannung skaliert sind, um nicht mit Hochspannungen arbeiten zu müssen. Weiterhin wird der Operationsverstärker an eine Versorgungsspannung angeschlossen. Liegt die Zwischenkreis-Spannung unter der Referenzspannung gibt der Operationsverstärker keine Spannung an seinem Ausgang aus, was dem DC- - Potential entspricht. Liegt die Zwischenkreis-Spannung über der Referenzspannung, gibt der Operationsverstärker die Versorgungsspannung aus, welche oberhalb des DC- - Potentials liegt. Die ausgegebene Versorgungsspannung ist insbesondere geeignet, den Schutzschalter von einem sperrenden in einen leitenden Zustand zu schalten, wodurch die Überspannungsschutzschaltung aktiviert wird.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Überspannungsschutzschaltung einen Timer, welcher ausgebildet ist mit Hilfe eines Timer-Schalters den Schutzschalter in einen sperrenden Zustand zu schalten. Der Timer ist insbesondere ausgebildet ein Timersignal zu bereitzustellen, welches im Zeitbereich beispielsweise zwei Werte annimmt. Zur Ansteuerung des Timers ist insbesondere ein Mikrocontroller ausgebildet. Das Timersignal wird an einen Timer-Schalter übertragen, wobei sich der Timer-Schalter beim ersten der beiden Werte in einem sperrenden Zustand befindet und beim zweiten der beiden Werte in einen leitenden Zustand befindet. Befindet sich der Timer-Schalter insbesondere in einem leitenden Zustand wird der Schutzschalter unabhängig von der Zwischenkreis-Spannung in einen sperrenden Zustand geschaltet. Dies ist beispielsweise dadurch realisiert, dass der Timer-Schalter zwischen dem Ausgang der Komparatorschaltung und dem DC- - Kontakt angeordnet ist. Zur Steuerung des Schutzschalters wird hierbei der Spannungsabfall über den Timer-Schalter herangezogen, welcher bei geschlossenem Timer-Schalter verschwindend gering ist. Über das Timersignal ist es insbesondere möglich die Zeit, in welcher der Schutzschalter geschlossen ist zu begrenzen und den Stromfluss durch die Überspannungsschutzschaltung zeitlich zu Takten.
  • Vorteilhafterweise sind der Schutzschalter und der Timer-Schalter als Transistoren ausgebildet und der Timer-Schalter zwischen Gate-Kontakt und Source-Kontakt des Schutzschalters angeordnet ist. Transistoren sind geeignet elektrische Ströme effizient zu Schalten und können durch eine Spannung zwischen Source- und Gate-Kontakt von einem sperrenden in einen leitenden Zustand geschaltet werden. Vorzugsweise sind die Transistoren als MOSFET oder IGBT ausgebildet. Der Transistor, welcher als Schutzschalter dient, ist insbesondere für die Ströme ausreichend dimensioniert, welche über diesen durch die Überspannungsschutzschaltung fließen. Die Source-Kontakte von Schutzschalter sowie Timer-Schalter sind vorteilhafterweise mit dem DC- - Potential verbunden. Vorzugsweise ist der Drain-Kontakt des Schutzschalters mit vorgeschaltetem Leistungs-Widerstand mit dem DC+ - Potential verbunden. Der Drain-Kontakt des Timer-Schalters ist insbesondere mit dem Gate-Kontakt des Schutzschalters verbunden. Hierdurch wird erreicht, dass der Gate- und Source-Kontakt des Schutzschalters bei geschlossenem Timer-Schalter kurzgeschlossen sind. D.h. bei geschlossenem Timer-Schalter befindet sich der Schutzschalter in einem offenen Zustand.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist am Gate-Kontakt des Schutzschalters eine Hochvolt-Diode angeordnet ist, welche ausgebildet ist, eine am Gate-Kontakt des Schutzschalters anliegende Hochspannung von der restlichen Überspannungsschutzschaltung zu trennen. Da insbesondere zwischen dem Drain- und Source-Kontakt des Schutzschalters eine Hochspannung anliegt, ist es möglich, dass diese Hochspannung in einem Fehlerfall auch am Gate-Kontakt des Schutzschalters anliegt. Um zu verhindern, dass in diesem Fall die Hochspannung in die restliche Überspannungsschutzschaltung, beispielsweise die Komparatorschaltung, vordringt, ist eine Hochvolt-Diode angeordnet. Die Hochvolt-Diode ist so angeordnet, dass eine Hochspannung, welche von Seite des Schutzschalters anliegt, gesperrt wird. In Gegenrichtung kann eine Steuerspannung, welche an den Gate-Kontakt des Schutzschalters übertragen werden soll, die Hochvolt-Diode passieren.
  • Vorzugsweise sind der Schutzschalter und/oder der elektrische Leistungs-Widerstand redundant ausgelegt. Um im Falle eines Einfachfehlers am Schutzschalter und/oder am Leistungs-Widerstands keinen Kurzschluss zwischen DC- und DC+ zu erhalten, können diese Bauteile redundant ausgebildet sein. D.h. dass ein weiterer Leistungs-Widerstand und ein weiterer Schutzschalter zu dem bestehenden Schutzschalter und Leistungs-Widerstand in Reihe geschaltet werden. Die Leistungswiderstände sind vorzugsweise so dimensioniert, dass sie den zuvor einzeln vorliegenden Leistungs-Widerstand ersetzen. Die beiden Leistungswiderstände sind insbesondere zwischen DC+ und dem ersten Schutzschalter angeordnet. Der zweite Schutzschalter ist vorteilhafterweise zwischen erstem Schutzschalter und DC- angeordnet. Der zweite Schutzschalter ist analog zum bestehenden ersten Schutzschalter an die Komparatorschaltung und den Timer angeschlossen. Außerdem weist auch der Gate-Kontakt des zweiten Schutzschalters eine Hochvolt-Diode auf.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Spannungsabgriff ausgebildet, um die Ausgangspannung der Komparatorschaltung zu bestimmen. Hierbei wird beispielsweise der Spannungsabfall über einen Shunt-Widerstand und/oder den Timer-Schalter bestimmt. Das Messwertsignal ist über eine Potentialtrennung insbesondere mit einem Mikrocontroller verbunden. Hierdurch kann die Information gewonnen werden, dass die Überspannungsschutzschaltung ausgelöst ist. Diese Information ist außerdem für weitere Schutzschaltungen hilfreich. Bevorzugt wird das Messwertsignal auch an die Wechselrichterschaltung übertragen. Hierdurch kann die Wechselrichterschaltung bei Auslösen der Überspannungsschutzschaltung in eine Wechselrichtersperre versetzt werden, falls dies noch nicht der Fall ist. Weiterhin kann beispielsweise ein Batteriesystem, welches an die Schaltungsanordnung angeschlossen ist von dieser getrennt werden.
  • In einer Ausführungsform ist ein Spannungsabgriff ausgebildet, um die Spannung am Timer-Schalter zu bestimmen. Das Messwertsignal ist über eine Potentialtrennung insbesondere mit einem Mikrocontroller verbunden. Über den Spannungsabfall am Timer-Schalter, kann indirekt dessen Funktion überwacht werden. Insbesondere im Zusammenhang mit der Ausgangsspannung der Komparatorschaltung kann auf den Schaltzustand des Timer-Schalters geschlossen werden. Weiterhin kann bei fehlerfreier Funktion der Überspannungsschutzschaltung auf den Schaltzustand des Schutzschalters geschlossen werden.
  • In einer Ausführungsform ist ein Spannungsabgriff ausgebildet, um den Strom durch den Schutzschalter zu bestimmen. Ein Spannungsabgriff ist in Kombination mit einem bekannten Shunt-Widerstand ausgebildet den Strom durch den Shunt-Widerstand zu bestimmen. Hierzu wird der Shunt-Widerstand in Reihe mit dem Schutzschalter angeordnet, wodurch indirekt der Strom durch den Schutzschalter bzw. die Überspannungsschutzschaltung bestimmt wird. Das Messwertsignal ist über eine Potentialtrennung insbesondere mit einem Mikrocontroller verbunden. Hierdurch kann die Funktion der Überspannungsschutzschaltung überwacht werden. Beispielsweise zu Fehlerdetektion kann außerdem erkannt werden, ob der Strom durch die Überspannungsschutzschaltung einen Grenzwert übersteigt.
  • Vorzugsweise ist eine Testschaltung ausgebildet, um die Überspannungsschutzschaltung auf Fehler zu überprüfen. Die Testschaltung kann insbesondere für die Bereitstellung der Referenzspannung und den Timer ausgebildet sein, um latente Fehler z.B. im Zusammenhang mit einem Mikrocontroller zu erkennen. Ein Test kann beispielsweise beim Start des Systems durchgeführt werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzschaltung ausgebildet, die Zwischenkreiskapazität zu entladen. Um einen sicheren Zustand der Schaltungsanordnung herzustellen, ist es nötig die Zwischenkreiskapazität zu entladen, um die darin gespeicherte elektrische Energie abzubauen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass in diesem Anwendungsfall die Referenzspannung auf 0V gesetzt wird. Gleichzeitig ist automatisch die Wechselrichtersperre aktiviert und die Schaltungsanordnung von der Stromquelle getrennt. Hierdurch würde die Zwischenkreiskapazität über die Leistungs-Widerstände komplett entladen. Bedingt durch die niedrigen Leistungs-Widerstände, welche für die Funktion der Überspannungsschutzschaltung notwendig sind, ist in diesem Anwendungsfall der Schutzschalter vorzugsweise über den Timer hochfrequent getaktet, um eine Überlastung der Überspannungsschutzschaltung durch eine zu schnelle Entladung zu verhindern.
  • Daneben umfasst die Erfindung eine Leiterplattenanordnung, insbesondere einen Inverter, aufweisend eine Schaltungsanordnung, die wie beschrieben ausgebildet ist.
  • Daneben umfasst die Erfindung einen elektrischer Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Maschine und einer Leiterplattenanordnung, wobei die Leiterplattenanordnung wie beschrieben ausgebildet ist.
  • Daneben umfasst die Erfindung ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen elektrischen Achsantrieb und/oder eine Leiterplattenanordnung, die wie beschrieben ausgebildet sind.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Merkmale werden in Form von Ausführungsbeispielen und anhand von Figuren näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
    • 1 ein Kraftfahrzeug und
    • 2 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Schaltungsanordnung 2, als Teil einer Leiterplattenanordnung 3, welche wiederum Bestandteil eines elektrischen Achsantriebs 4 ist.
  • 2 zeigt schematisch eine Ausgestaltung der Schaltungsanordnung 2 in Form eines Schaltplans. Die Schaltungsanordnung 2 umfasst eine Zwischenkreiskapazität 5, welche als Kondensator ausgebildet ist. Daneben ist eine Wechselrichterschaltung 6 und eine Überspannungsschutzschaltung 7 gezeigt, welche parallel zur Zwischenkreiskapazität 5 und den Gleichstromkontakten DC+ und DC- geschaltet sind. Über die Gleichstromkontakte DC+ und DC- ist die Schaltungsanordnung mit einer Gleichspannungsquelle, beispielsweise einem Batteriesystem verbindbar. Die Wechselrichterschaltung 6 umfasst eine Brückenschaltung und eine Treiberschaltung zur Ansteuerung der Brückenschaltung, welche nicht explizit dargestellt sind. Die Überspannungsschutzschaltung 7 umfasst zwei Schutzschalter 8 und zwei Leistungs-Widerstände 9, welche in Reihe zwischen die Gleichstromkontakte DC+ und DC- geschaltet sind. Die Schutzschalter 8 und die Leistungswiderstände 9 sind aus Gründen der Redundanz doppelt ausgeführt. Die Schutzschalter 8 sind als Transistoren ausgebildet.
  • Die Transistoren der Schutzschalter 8 werden über eine Komparatorschaltung 10 angesteuert. Das Ausgangssignal der Komparatorschaltung 10 ist hierzu mit den Gate-Kontakten der Transistoren der Schutzschalter 8 verbunden. Eingangsseitig ist die Komparatorschaltung mit einer Referenzspannung 10a und der Zwischenkreisspannung 10b verbunden. Die Zwischenkreisspannung 10b wird über eine Spannungsmessung an der Zwischenkreiskapazität 5 bestimmt. Hierbei muss nicht der absolute Spannungswert der Zwischenkreisspannung 10b an die Komparatorschaltung 10 weitergegeben werden, sondern zum Beispiel ein um einen Skalenfaktor reduzierter Wert. Die Referenzspannung wird über einen Mikrocontroller µC bereitgestellt, wobei der genannte Skalenfaktor berücksichtigt wird. Liegt die Zwischenkreisspannung 10b über der Referenzspannung 10a, gibt die Komparatorschaltung ausgangsseitig ihre Versorgungsspannung aus, welche die Schutzschalter 8 in einen leitenden Zustand schalten kann.
  • Daneben umfasst die Überspannungsschutzschaltung einen Timer 11, welcher ebenfalls über einen Microkontroller µC angesteuert werden kann. Der Timer 11 erzeugt ein Timersignal, welches an einen Timer-Schalter 12 übertragen wird. Daneben ist der Timer 11 mit dem Ausgang der Komparatorschaltung 10 verbunden. Hierüber erhält der Timer 11 eine Information über den beabsichtigten Schaltzustand der Schutzschalter 8. Beispielsweise wird der Timer 11 aktiviert, wenn die Komparatorschaltung 10 ihre Versorgungsspannung ausgibt. Der Timer-Schalter 12 ist als Transistor ausgebildet, wobei sein Gate-Kontakt mit dem Timer 11 verbunden ist. Der Timer-Schalter 12 ist zwischen den Gate-Kontakten der Schutzschalter 8 und dem DC- - Potential angeordnet. Hierdurch ist es dem Timer-Schalter 12 möglich die Schutzschalter 8 zwangsweise zu sperren, indem die Gate-Spannung der Schutzschalter 8 durch Schließen des Timer-Schalters 12 auf das DC- - Potential geschaltet werden. Hierdurch kann der Timer 11 beispielsweise die Zeit zu begrenzen, in welcher die Schutzschalter 8 leitend sind. Der Timer 11 kann beispielsweise eine Taktfrequenz vorgeben, mit welcher die Schutzschalter 8 geschlossen werden.
  • Weiterhin sind den Gate-Kontakten der Schutzschalter 8 Hochvolt-Dioden 13 vorgeschaltet, um eine fehlerhaft am Gate-Kontakt anliegende Hochspannung zu sperren und die restliche Überspannungsschutzschaltung 7 zu schützen.
  • Um eine Information über die Ausgangsspannung der Komparatorschaltung 10 zu erhalten ist ein Spannungsabgriff 14 ausgebildet, welcher die Spannung über einen Shunt-Widerstand und den Timer-Schalter 12 abgreift und dieses Messignal über eine Potentialtrennung 17 zur Weiterverarbeitung an einen Mikrocontroller µC weiterleitet. Parallel kann dieses Ausgangssignal der Komparatorschaltung 10 auf diesem Weg auch direkt an die Wechselrichterschaltung 6 weitergeleitet werden, um im Falle der aktiven Überspannungsschutzschaltung 7 die Wechselrichterschaltung 6 z.B. in eine Wechselrichtersperre zu überführen. Ein weiterer Spannungsabgriff 15 ist ausgebildet, um die Spannung über den Timer-Schutzschalter 12 zu bestimmen. Dieses Messsignal wird ebenfalls über eine Potentialtrennung 17 an einen Mikrocontroller µC übertragen, wobei hierdurch, vorzugsweise in Kombination mit weiteren Messsignalen, eine Information über den Schaltzustand des Timer-Schalters 12 bereitgestellt wird. Ein weiterer Spannungsabgriff 16 ist zwischen den Schutzschalter 8 und dem DC- - Potential ausgebildet, wobei ein Spannungsabfall über einen Shunt-Widerstand gemessen wird. Dieses Spannungssignal wird ebenfalls über eine Potentialtrennung 17 an einen Mikrocontroller µC übertragen. Aus der bekannten Größe dieses Shunt-Widerstands wird hierdurch eine Information über den Stromfluss durch die Leistungs-Widerstände 9 und die Schutzschalter 8 bereitgestellt.
  • Außerdem ist zwischen dem Microcontroller µC und dem Timer 11 bzw. der Referenzspannung 10a eine Testschaltung 18 ausgebildet, um latente Fehler in der Ansteuerung zu detektieren, indem hierüber vorzugsweise bei Systemstart ein Systemtest durchgeführt wird.
  • Bezugszeichen
  • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Schaltungsanordnung
    3
    Leiterplattenanordnung
    4
    Elektrischer Achsantrieb
    5
    Zwischenkreiskapazität
    6
    Wechselrichterschaltung
    7
    Überspannungsschutzschaltung
    8
    Schutzschalter
    9
    Leistungs-Widerstand
    10
    Komparatorschaltung
    10a
    Referenzspannung
    10b
    Zwischenkreisspannung
    11
    Timer
    12
    Timer-Schalter
    13
    Hochvolt-Diode
    14
    Spannungsabgriff
    15
    Spannungsabgriff
    16
    Spannungsabgriff
    17
    Potentialtrennung
    18
    Testschaltung
    DC+
    Gleichstromkontakt
    DC-
    Gleichstromkontakt
    µC
    Mikrocontroller

Claims (15)

  1. Schaltungsanordnung (2), umfassend eine Zwischenkreiskapazität (5) und eine Wechselrichterschaltung (6), dadurch gekennzeichnet, dass eine Überspannungsschutzschaltung (7) ausgebildet ist, welche parallel zur Zwischenkreiskapazität (5) geschaltet ist, um die Zwischenkreiskapazität (5) vor Überspannungen zu schützen.
  2. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überspannungsschutzschaltung (7) einen Schutzschalter (8) und einen elektrischen Leistungs-Widerstand (9) umfasst und ausgebildet ist einen Strom durch den Leistungs-Widerstand (9) und den Schutzschalter (8) abzuleiten, um eine Spannung an der Zwischenkreiskapazität (5) zu reduzieren.
  3. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überspannungsschutzschaltung (7) eine Komparatorschaltung (10) umfasst, welche ausgebildet ist die Spannung an der Zwischenkreiskapazität (5) mit einer Referenzspannung zu vergleichen und bei Überschreiten einer Referenzspannung den Schutzschalter (8) von einem sperrenden in einen leitenden Zustand zu schalten.
  4. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überspannungsschutzschaltung (7) einen Timer (11) umfasst, welcher ausgebildet ist mit Hilfe eines Timer-Schalters (12) den Schutzschalter (8) in einen sperrenden Zustand zu schalten.
  5. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschalter (8) und der Timer-Schalter (12) als Transistoren ausgebildet sind und der Timer-Schalter (12) zwischen Gate-Kontakt und Source-Kontakt des Schutzschalters (8) angeordnet ist.
  6. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Gate-Kontakt des Schutzschalters (8) eine Hochvolt-Diode (13) angeordnet ist, welche ausgebildet ist, eine am Gate-Kontakt des Schutzschalters (8) anliegende Hochspannung von der restlichen Überspannungsschutzschaltung (7) zu trennen.
  7. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschalter (8) und/oder der elektrische Leistungs-Widerstand (9) redundant ausgelegt sind.
  8. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsabgriff (14) ausgebildet ist, um die Ausgangspannung der Komparatorschaltung (10) zu bestimmen.
  9. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsabgriff (15) ausgebildet ist um die Spannung am Timer-Schalter (12) zu bestimmen.
  10. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsabgriff (16) ausgebildet ist um den Strom durch den Schutzschalter (18) zu bestimmen.
  11. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Testschaltung (17) ausgebildet ist, um die Überspannungsschutzschaltung (7) auf Fehler zu überprüfen.
  12. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überspannungsschutzschaltung (7) ausgebildet ist, die Zwischenkreiskapazität (5) zu entladen.
  13. Leiterplattenanordnung (3), insbesondere Wechselrichter, aufweisend eine Schaltungsanordnung (2), die nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  14. Elektrischer Achsantrieb (4) für ein Kraftfahrzeug (1) mit wenigstens einer elektrischen Maschine und einer Leiterplattenanordnung (3), wobei die Leiterplattenanordnung nach Anspruch 13 ausgebildet ist.
  15. Kraftfahrzeug (1), aufweisend einen elektrischen Achsantrieb (4) nach Anspruch 14 und/oder eine Leiterplattenanordnung nach Anspruch 13.
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