EP3083318A1 - Safety circuit arrangement for an electrical drive unit - Google Patents

Safety circuit arrangement for an electrical drive unit

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EP3083318A1
EP3083318A1 EP14799392.7A EP14799392A EP3083318A1 EP 3083318 A1 EP3083318 A1 EP 3083318A1 EP 14799392 A EP14799392 A EP 14799392A EP 3083318 A1 EP3083318 A1 EP 3083318A1
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EP
European Patent Office
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circuit
traction battery
safety
circuit arrangement
short
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14799392.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jose Lopez de Arroyabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP3083318A1 publication Critical patent/EP3083318A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
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    • H02P3/06Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • H02P3/22Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the invention relates to a safety circuit arrangement for an electric drive unit wherein the electric drive unit a
  • Traction battery a parallel to the traction battery intermediate circuit capacitor and an electric power supplied by the traction battery electric machine.
  • the electric machine has a plurality of phases, which are connectable to the traction battery via a controllable, having a plurality of switch elements inverter.
  • Such constructed electric drive units can be used in many ways. Among other things, they can be used as a drive unit in a vehicle, wherein the vehicle may be designed as a hybrid vehicle or as an electric vehicle. In a hybrid vehicle in addition to the electric machine another unit is used for the drive, usually an internal combustion engine. Whereas an electric vehicle is driven exclusively by an electric machine.
  • the electrical machines used are generally designed as internal rotor machines, in which a rotatably mounted rotor is enclosed by a stationary stator. The stator generates a rotating magnetic field, through which the rotor is taken.
  • the rotor has a rotor shaft, which is technically connected to a drive shaft of the Fährzeugs.
  • hybrid synchronous machines As electrical machines synchronous machines, in particular hybrid synchronous machines can be used, the preferential example, are designed as permanently excited synchronous machines.
  • a hybrid synchronous machine is a permanent magnet synchronous machine, which also has a strong, caused by a correspondingly selected rotor geometry reluctance effect, which is used for the generation of the torque acting on the rotor with.
  • a traction battery is a high-voltage battery that can have a level of spitting that can be on the order of 250 to 450 volts.
  • This safety measure is to ensure that, for example, in the idle state of the vehicle, the DC link capacity is de-energized and thus, for example, carried out curing workers contact with the potentially dangerous for people high voltage is excluded; in a vehicle, a safety circuit arrangement designed especially for carrying out this safety measure is provided.
  • Traction battery is not connected to the Engelnikkapazitat that the phases of a permanent-magnet electric machine are short-circuited by a corresponding control of the switching elements of the inverter. Also for carrying out this safety measure, a safety circuit arrangement specially designed for this purpose is provided in a vehicle.
  • the safety circuit arrangements designed for this purpose are to be activated or supplied with a corresponding supply voltage.
  • the known safety circuit arrangements are not yet optimal
  • supply of the safety circuit arrangements is ensured, and, on the one hand, it is not ensured that the DC link capacitance is discharged to a level at which the DC link capacitance achieves a voltage which is harmless to humans, and, secondly, a long-lasting short circuiting of the phases of the permanently excited electrical machine
  • the known safety circuit arrangements also have regard to the number of components required for realizing the respective safety measure and, consequently, the installation space required for the construction of the safety circuit arrangement, as well as the heat development occurring in the safety circuit arrangements , Need for improvement.
  • the safety circuit arrangement should be improved or optimized with regard to the number of required electrical or electronic components, with regard to the required installation space and with regard to the heat development that occurs during their operation. That The safety circuit should be constructed from as few as possible components, require a very small space and also have a very low heat generation during operation. In addition, the manufacturing costs for the safety circuit arrangement should be low.
  • a safety circuit arrangement comprising the following means: a A discharge circuit, which is designed to short-circuit in its activated operating state by driving a portion of the switching elements at least a portion of the phases of the electric machine, a supply voltage circuit, which is adapted to remove in their activated operating state of the DC link capacitance a predetermined discharge current which is designed to provide a supply voltage starting from an input voltage fed to it, wherein an intermediate circuit voltage applied to the intermediate circuit capacitance is supplied as input voltage, and an activation element which is designed to close an activation path in the presence of a switch-on condition to the discharge circuit and the short-circuit control circuit by providing the supply voltage.
  • the safety circuit arrangement according to the invention is based on several ideas.
  • a supply circuit arrangement is provided in the safety circuit arrangement according to the invention, to which the intermediate circuit voltage applied to the intermediate circuit capacitance is supplied as input voltage in order to be able to provide a supply voltage starting from this intermediate circuit voltage.
  • a supply of the safety circuit arrangement with electrical energy is ensured even if a supply neither by the traction battery still by the starter battery (voltage level, for example, 12 volts) is possible, for example in an interruption of the supply lines.
  • the starter battery voltage level, for example, 12 volts
  • the safety circuit arrangement contains both a discharge circuit and a short-circuit control circuit. Consequently The resulting synergies can be exploited, which leads, for example, to a reduction in the components required for the realization of the
  • the space required to construct the circuitry i.e., space
  • the space required to construct the circuitry is reduced. It reduces the size of the required for the placement of the circuit board or PCB.
  • the circuit board and thus the safety circuit arrangement can be realized much more compact.
  • the reduction in the number of components, which include high-voltage resistors, power transistors and diodes also has the positive side effect that the heat generation on the circuit board supporting the circuit and thus the heat input into the board is lower in addition reduce overall due the lower number of components and the smaller space requirement the manufacturing costs,
  • a third idea can be combined with the safety circuit arrangement according to the invention, i.
  • the phases of an electrical machine are short-circuited and, on the other hand, a DC link capacitance and thus the DC link are discharged.
  • the highest level of safety for an electric drive unit can be achieved with little effort and with a high reliability. It can thus simultaneously discharge a DC intermediate circuit and short-circuit all terminals of an electric induction machine.
  • the activation element connects the supply voltage circuit on the one hand and the discharge circuit and the short-circuit control circuit on the other via an activation path
  • the discharge circuit is designed to be controllable, so that it is possible to set the discharge current taken from the intermediate circuit capacitance.
  • the short-circuit control circuit is designed to short-circuit all phases of the electrical machine in its activated operating state by driving the switch elements. This measure achieves maximum safety.
  • the electric drive unit is preferably arranged in a vehicle. Consequently, the switch-on condition is advantageously given when at least one of the following situations exists:
  • the DC link capacity is for To ensure that the unloaded circuit capacity.
  • the voltage applied to the DC link capacitance corresponds to the high voltage provided by the traction battery. Consequently, when the idle state occurs, the DC link capacitance is to be discharged, as far as possible, very quickly to a level at which a voltage which is harmless to human beings sets. This is achieved with the safety circuit arrangement according to the invention.
  • the switch-on condition may be given when it is detected on the presence of a decommissioning state.
  • determining the shutdown of the traction battery is to ensure that on the one hand, the DC link capacity for reducing the voltage applied to it, which corresponds directly to the beginning of shutdown of the traction battery supplied by the traction battery high voltage is discharged, and on the other hand, the phases of the electric Machine are short-circuited, so that can build up on these no tensions.
  • a traction battery condition condition can be detected and evaluated, which, for example, gives an indication of the charge state of the traction battery and / or of a defect present in the traction battery.
  • a critical driving condition may be, for example, a driving condition in which very large accelerations, especially lateral acceleration but also longitudinal acceleration, and / or large yaw rate occur, all of which are indicative of a spin, as in an accident or at a Ride may be present at the due to a driver specification, the physically related limits, for example, with respect to the static friction, in particular with respect to a Cornering, are exceeded. In this case, it is also advisable to firstly discharge the DC link capacitance as quickly as possible and, secondly, to short-circuit the phases of the electrical machine.
  • the aforementioned variables can advantageously be detected in each case by means of suitable sensors.
  • a machine condition condition can be detected and evaluated.
  • the supply voltage circuit is a series circuit consisting of an electrical supply resistor and a Zener diode. This is a simple, reliable and cost-effective measure to provide the supply voltage required for the operation of the safety circuit arrangement. The effort or the need for the realization of a supply voltage circuit is thus reduced to a minimum. At the same time, the circuit thus constructed allows, even when the discharge circuit is not activated, a passive discharge of the DC link capacitance.
  • the discharge circuit is a series circuit comprising an electrical load resistor and a controllable semiconductor element. This measure is characterized by its monotonous and cost-effective design, while high reliability. At the same time, the discharge current can be adjusted in a simple manner.
  • the semiconductor element is a bipolar transistor.
  • the safety circuit arrangement further comprises a monitoring circuit.
  • This monitoring circuit is configured to process an electrical signal representing a temperature present at the load resistor.
  • this temperature is determined essentially by the discharge current flowing through the load resistor, especially when the temperature approaches a predetermined limit or has even exceeded this, temperature-influencing measures are taken, in particular Measures can be taken that cause the temperature no longer rises, but preferably is lowered, Consequently, the monitoring circuit is adapted to control the controllable semiconductor element in response to a determined monitoring result.
  • the semiconductor element can be controlled such that a discharge line through which the discharge current flows is interrupted or opened, and thus no discharge current flows, ie the discharge current assumes the value zero.
  • the load resistance is the main load for the load actively induced discharge of the DC link capacitance.
  • the monitoring circuit comprises a measuring bridge circuit constructed from electrical measuring resistors, wherein: one of the measuring resistors is designed as a temperature-dependent resistor.
  • one of the measuring resistors is designed as a temperature-dependent resistor.
  • the temperature-dependent resistor has a negative temperature coefficient on.
  • the safety circuit arrangement further comprises a stabilization circuit, which is arranged in terms of circuitry between the supply voltage circuit and the activation element.
  • the inverter has a plurality of half-bridges, wherein each half-bridge has a first and a second switch element, wherein the first switch element is connected to a supply pole of the traction battery and the second switch element is connected to a ground pole of the traction battery.
  • the short-circuit control circuit is preferably designed to control the second switching elements connected to the ground pole. This is a measure with which it is possible to control the switch elements for short-circuiting the phases of the electrical machine without great circuitry expense. Alternatively, however, it is also conceivable to design the short-circuit control circuit such that the switch elements connected to the supply pole of the traction battery short-circuit the phases of the electric machine are controlled.
  • FIG. 3 shows, by way of a circuit diagram, an exemplary structure of a superposition circuit arrangement contained in the drive unit.
  • the electric drive unit 10 has a traction battery 14, which can provide a high voltage U B.
  • a DC link capacitor 16 is connected in parallel.
  • an electrical machine 18 is supplied with electrical energy.
  • the electrical machine 18 has a multiplicity of phases 20, 22, 24, which can be connected to the traction battery 14 via an inverter 28 which can be controlled by a drive unit 26.
  • the inverter 28 has a plurality of switch elements T1, T2, T3, T4, T5, T6, which are arranged in half bridges, one of which is denoted by the reference numeral 30 by way of example.
  • Each of these half bridges 30 has in each case a first switch element 32 and a second switch element 34, the first switch element 32 being connected to a supply pole 36 of the traction battery 14 and the second switch element 34 being connected to a ground pole 38 of the traction battery 14.
  • a first and a second switch element are designated by the reference numerals 32 and 34, respectively.
  • T1, T2, T3, T4, T5 To each of the switch elements T1, T2, T3, T4, T5, T6, a freewheeling diode is connected in parallel, one of which is designated by the reference numeral 40 by way of example.
  • the switch elements are designed as IGBTs. This is not intended to be limiting. Of course, other semiconductor devices may be used, such as MOSFETs.
  • a computing unit 42 With the arithmetic unit 42, starting from a desired torque value, which represents the torque to be generated by the electric machine 18, duty cycle values d 1 are determined which are supplied to the drive unit 26 and those in the drive unit 26 in drive signal A for the shift elements T1, T2, T3 , T4, T5, T6 are implemented,
  • the safety circuit arrangement 12 is now integrated in such a way that the drive signal Bj generated by it, with which the switch elements T1, T2, T3, T4, T5, T6 are driven to short-circuit the phases 20, 22, 24, are likewise supplied to the drive control unit 26.
  • the switcher stages T1, T2, T3, T4, T5, T6 are driven in such a way by means of the drive signal Bi that the switch elements T1. T3, T5 lock and the switch elements T2, T4, T6 are turned on.
  • the drive unit 26 is designed so that the Anberichtsignaie Bi are superimposed on the Anberichtsignaien Ai.
  • Traction battery 14 (active) can be disconnected, z. B. when the vehicle is parked by the driver, or (passively) may fail, for example, characterized in that a supply line is interrupted, which may occur, for example, in an accident.
  • the safety circuit arrangement 12 has a supply voltage circuit 46, which is designed to be accessible from one of them Terminals 48, 50 supplied input voltage U E supply a supply voltage U V.
  • the input voltage U E is the intermediate circuit voltage U Z applied to the intermediate circuit capacitance 16 , which in turn corresponds to the high voltage U B provided by the traction battery 14.
  • the supply voltage circuit 46 is implemented as a series connection of an electrical supply resistor 52 and a zener diode 54.
  • the supply voltage circuit 46 corresponds in its functionality to a power supply unit.
  • the high voltage U B which may be in the range of 250 to 450 volts, be converted into a supply voltage U v , which is for example of the order of about 15 volts.
  • the supply voltage should in any case be so large that the switch elements T1, T2, T3, T4, T5, T6, in particular the switch elements T2, T4, T6 can be safely and reliably actuated to realize the short circuit of the phases 20, 22, 24 , in which connection voltage losses occurring in intermediate components are to be taken into account.
  • the realization of the supply voltage circuit 46 as a series shading of an electrical resistance and a Zener diode has the advantage that by means of such a supply voltage circuit, a passive discharge of the DC link capacitance is possible, the value of the resistor determines the length of time it takes for the at the DC link capacitance voltage under one of the
  • the supply voltage circuit 46 is a stabilizing circuit 56 downstream.
  • the stabilization circuit 56 ensures that a sufficiently large current for the short-circuiting of the phases 20, 22, 24 of the electric machine 18 required driving the Wegerele- T1, T2, T3, T4, T5, T6 of the inverter 28, in particular the switch elements T2, T4, T6 can be provided.
  • the stabilization circuit 56 consists of a transistor 58 whose base is supplied with the supply voltage Uv.
  • the collector of the transistor 58 is connected via an electrical resistor 60 to the input voltage U E.
  • the emitter is connected to ground via a parallel circuit formed by a Zener diode 62 and an electrical resistor 64.
  • the stabilization circuit 56 is arranged in terms of circuitry between the supply voltage circuit 46 and an activation element 66.
  • the activation element 66 is designed to close an activation path 70 in the presence of a switch-on condition, which is indicated by a directional arrow 68, in order to activate a discharge circuit 72 and a short-circuit control circuit 74 by providing the supply voltage U V. That is, in the presence of a switch-on condition 68, the activation path 70 is closed, via which the discharge circuit 72 and the short-circuit control circuit 74 are then supplied with the supply voltage U V provided by the supply voltage circuit 46 and thus activated. In this respect, one can also call this path a supply path.
  • the activation element 66 may be a drivable semiconductor element or a relay.
  • Discharge circuit 72 and the short-circuit control circuit 74 to the supply voltage U V consists.
  • the voltage value of the supply voltage U V itself is not available for activating the two circuits, but the reduced voltage value of the stabilizing voltage U S provided by the stabilizing circuit 56 is available.
  • the electric drive unit 10 should be arranged in a vehicle, not shown. Consequently, the power-on condition 68 is given when at least one of the following situations exists:
  • the short-circuit control circuit 74 is configured to short-circuit at least a portion of the phases 20, 22, 24 of the electric machine 18 in its activated operating state by activating part of the switching elements T1, T2, T3, T4, T5, T6. Preferably, all phases 20, 22, 24 are short-circuited.
  • the short circuit control circuit 74 includes diodes which are connectable to the control terminals of the switching elements T2, T4, T6 with their An Kunststoffan somebody else. In the case of the IGBTs shown in FIG with their gates. In FIG. 2, one of these diodes is designated by the reference numeral 78 by way of example.
  • the shorting control circuit 74 controls the second switching elements 34 connected to the grounding pole 38.
  • the second switch elements 34 are thereby turned on.
  • all three second peeling elements 34 are turned on, so that the phases 20, 22, 24 are all short-circuited with each other.
  • the control of the second switch elements described here is not intended to have a limiting effect.
  • the phases of the electric machine can also be short-circuited by driving the first peeling elements.
  • the discharge circuit 72 is designed to remove a predefinable discharge current in its activated operating state of the intermediate circuit capacitor 16. Thus, in addition to the passive discharge of the DC link 16; which is realized by the supply voltage circuit 46, if necessary, i. Upon activation of the discharge circuit 72 and an active discharge of the DC link 16 possible.
  • the discharge circuit 72 is a series circuit consisting of an electrical load resistor 80 and a controllable semiconductor element 82.
  • the semiconductor element 82 may be a MOSFET, as shown in FIG.
  • the load resistor 80 and the Semiconductor elements 82 are dimensioned or designed so that the intermediate circuit capacitance 16 can be discharged in a very short time, at least to the extent that the voltage applied to it is below the contact protection limit of 60 volts.
  • the semiconductor element 82 may be a MOSFET, as shown in FIG.
  • the load resistor 80 and the Semiconductor elements 82 are dimensioned or designed so that the intermediate circuit capacitance 16 can be discharged in a very short time, at least to the extent that the voltage applied to it is below the contact protection limit of 60 volts.
  • the semiconductor element 82 may be a MOSFET, as shown in FIG.
  • the load resistor 80 and the Semiconductor elements 82 are dimensioned or designed so that the intermediate circuit capacitance 16 can be discharged
  • Discharge circuit 72 be set so that this level is reached within 5 seconds.
  • the safety circuit arrangement 12 furthermore has a monitoring circuit 84, which is designed to process an electrical signal representing a temperature present at the load resistor 80.
  • the semiconductor element 82 can be controlled.
  • the discharge current is reduced with increasing temperature, which can go so far that when a predetermined temperature threshold value is exceeded
  • Discharge current is reduced to 0, i. the discharge of the DC link capacity 16 is interrupted at least temporarily.
  • the monitoring circuit 84 contains a measuring bridge circuit 86, which is constructed from electrical measuring resistors, one of which is denoted by the reference numeral 88 by way of example.
  • One of the measuring resistors is a temperature-dependent resistor 90, which preferably has a negative temperature coefficient.
  • the temperature-dependent resistor 90 is structurally arranged in the immediate vicinity of the load resistor 80.
  • a comparator 92 By means of a comparator 92, a drive signal for the semiconductor element 82 is generated.
  • 3 shows, by way of a circuit diagram, an exemplary structure of a superposition circuit arrangement 94 contained in the drive unit 26.
  • the superimposed circuit arrangement 94 has three superposition modules, each of which is assigned to one of the switch elements T2, T4, T6, by means of which the shorting of the Phases 20, 22, 24 should take place.
  • the three overlay modules one is designated by reference numeral 96 by way of example. The following statements thus relate to the overlay module marked in this way, but apply equally to the other two overlay modules.
  • the overmodulation module 96 essentially has the following two functionalities to fulfill: on the one hand, the duty cycle values d i are to be converted into drive signals A i . On the other hand, the drive signals Bi are superimposed on the drive signals Ai. The conversion of the duty cycle values d i into the drive signals A takes place by means of a series circuit composed of a driver 98 and a resistor 100. The superposing takes place by means of a diode 102
  • the conversion unit contained in the drive unit and associated with the three other switch elements T1, T3, T5, which in each case contains a series circuit composed of a driver and a resistor for each of the three switch elements, is not shown in FIG. 3 for reasons of clarity. Since the short circuiting of the phases 20, 22, 24 is to take place by means of the three switch elements T2, T4, T6, only the functionality of the conversion is needed for the three switch elements T1, T3, T5, the functionality of the overlay is not needed. Accordingly, there are no drive signals Bi for the switch elements T1, T3, T5.
  • the safety circuit arrangement comprises a supply voltage circuit which, starting from the DC link voltage supplied to it, supplies a supply voltage for the DC link voltage Discharge circuit and the short-circuit control circuit provides, it is also in case of simultaneous failure or not available the
  • Traction battery and the starter battery possible to realize an active discharge of the DC link capacity and an active short circuit of the terminals or phases of the electric machine.

Abstract

The invention relates to a safety circuit arrangement for an electrical drive unit, wherein the electrical drive unit includes a traction battery, an intermediate circuit capacitor connected in parallel to the traction battery, and an electric motor which can be supplied with electrical power by the traction battery, the electric motor having a plurality of phases which can be connected to the traction battery by means of a controllable inverter having a plurality of switch elements, having a discharge circuit which is designed to take a predeterminable discharge current from the intermediate circuit capacitor in the activated operational state of the discharge circuit, having a short-circuit control circuit which is designed to short-circuit at least some of the phases of the electric motor by controlling some of the switch elements in the activated operational state of the short-circuit control circuit, having a supply voltage circuit which is designed to provide a supply voltage on the basis of input voltage delivered to the supply voltage circuit, an intermediate circuit voltage applied to the intermediate circuit capacitor being delivered as input voltage, and having an activating element is designed to close an activation path when a switch-on condition is present in order to activate the discharge circuit and the short-circuit control circuit by providing the supply voltage.

Description

Sicherheitsschaltungsanordnung für eine elektrische Antriebeeinheit  Safety circuit arrangement for an electric drive unit
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltungsanordnung für eine elektrische Antriebseinheit wobei die elektrische Antriebseinheit eine The invention relates to a safety circuit arrangement for an electric drive unit wherein the electric drive unit a
Traktionsbatterie, eine zu der Traktionsbatterie parallel geschaltete Zwi- schenkreiskapazität und eine durch die Traktionsbatterie mit elektrischer Energie versorgbare elektrische Maschine aufweist. Die elektrische Maschine weist eine Vielzahl von Phasen auf, die über einen ansteuerbaren, eine Vielzahl von Schalterelementen aufweisenden Wechselrichter mit der Traktionsbatterie verbindbar sind. Traction battery, a parallel to the traction battery intermediate circuit capacitor and an electric power supplied by the traction battery electric machine. The electric machine has a plurality of phases, which are connectable to the traction battery via a controllable, having a plurality of switch elements inverter.
Derart aufgebaute elektrische Antriebseinheiten können in vielfältiger Weise eingesetzt werden. Unter anderem können sie als Antriebseinheit in einem Fahrzeug eingesetzt werden, wobei das Fahrzeug als Hybridfahrzeug oder als Elektrofahrzeug ausgebildet sein kann. Bei einem Hybridfahrzeug wird neben der elektrischen Maschine ein weiteres Aggregat für den Antrieb eingesetzt, in der Regel ein Verbrennungsmotor. Wohingegen ein Elektrofahrzeug ausschließlich durch eine elektrische Maschine angetrieben wird. Die zum Einsatz kommenden elektrischen Maschinen sind in der Regel als In- nenläufermaschinen ausgelegt, bei denen ein drehbar gelagerter Rotor von einem ortsfesten Stator umschlossen ist. Der Stator erzeugt ein sich drehendes Magnetfeld, durch das der Rotor mitgenommen wird. Der Rotor weist eine Rotorwelle auf, die wirktechnisch mit einer Antriebswelle des Fährzeugs verbunden ist. Als elektrische Maschinen können Synchronmaschinen, insbesondere Hybrid-Synchronmaschinen zum Einsatz kommen, die Vorzugs- weise als permanent erregte Synchronmaschinen ausgeführt sind. Bei einer Hybrid-Synchronmaschine handelt es sich um eine permanent erregte Synchronmaschine, die zusätzlich einen stark ausgeprägten, durch eine entsprechend gewählte Rotorgeometrie bedingten Reluktanzeffekt aufweist, der für die Erzeugung des auf den Rotor wirkenden Drehmoments mit genutzt wird. Bei einer Traktionsbatterie handelt es sich um einen Hochvoltspeicher, der ein Spahnungsniveau aufweisen kann, das in der Größenordnung von durchaus 250 bis 450 Volt liegen kann. Vorzugsweise ist eine Such constructed electric drive units can be used in many ways. Among other things, they can be used as a drive unit in a vehicle, wherein the vehicle may be designed as a hybrid vehicle or as an electric vehicle. In a hybrid vehicle in addition to the electric machine another unit is used for the drive, usually an internal combustion engine. Whereas an electric vehicle is driven exclusively by an electric machine. The electrical machines used are generally designed as internal rotor machines, in which a rotatably mounted rotor is enclosed by a stationary stator. The stator generates a rotating magnetic field, through which the rotor is taken. The rotor has a rotor shaft, which is technically connected to a drive shaft of the Fährzeugs. As electrical machines synchronous machines, in particular hybrid synchronous machines can be used, the preferential example, are designed as permanently excited synchronous machines. In a hybrid synchronous machine is a permanent magnet synchronous machine, which also has a strong, caused by a correspondingly selected rotor geometry reluctance effect, which is used for the generation of the torque acting on the rotor with. A traction battery is a high-voltage battery that can have a level of spitting that can be on the order of 250 to 450 volts. Preferably, one is
Traktionsbatterie aus Li-Ionen-Speicherzelien aufgebaut Traction battery built from Li-ion storage cells
Um einen sicheren Umgang mit einer elektrischen Antriebseinheit zu gewährleisten, insbesondere dann, wenn die elektrische Antriebseinheit in einem Fahrzeug angeordnet ist und die elektrische Maschine als permanenterregte Synchronmaschine ausgebildet ist, sind verschiedene Sicherheitsmaßnahmen vorzusehen. In order to ensure safe handling of an electric drive unit, in particular when the electric drive unit is arranged in a vehicle and the electric machine is designed as a permanently excited synchronous machine, various safety measures are to be provided.
Zum einen ist dafür Sorge zu tragen, dass die an der Zwischenkreiskapazität anliegende Hochspannung bei Vorliegen bzw. Eintreten bestimmter Bedingungen bzw. in bestimmten Betriebszuständen des Fahrzeugs durch Entladen der Zwischenkreiskapazität abgebaut werden kann. Durch diese Sicherheitsmaßnahme soll sichergestellt werden, dass beispielsweise im Ruhezustand des Fahrzeugs die Zwischenkreiskapazität spannungslos ist und somit bei beispielsweise durchgeführten Wärtungsarbeitern ein Kontakt mit der für Menschen potenziell gefährlichen Hochspannung ausgeschlossen ist; in einem Fahrzeug ist eine eigens für das Durchführen dieser Sicherheitsmaßnahme ausgebildete Sicherheitsschaltungsanordnung vorgesehen. On the one hand, care must be taken to ensure that the high voltage applied to the intermediate circuit capacitance can be reduced by the discharge of the intermediate circuit capacity when certain conditions or in certain operating states of the vehicle are present or occurring. This safety measure is to ensure that, for example, in the idle state of the vehicle, the DC link capacity is de-energized and thus, for example, carried out curing workers contact with the potentially dangerous for people high voltage is excluded; in a vehicle, a safety circuit arrangement designed especially for carrying out this safety measure is provided.
Zum anderen sind auch bezüglich der elektrischen Maschine Sicherheitsmaßnahmen vorzusehen, insbesondere dann, wenn es sich um permanenterregte elektrische Maschine handelt. Bei permanenterregten elektrischen Maschinen kommt es beim Betrieb wegen ihres Aufbaus dazu, dass aufgrund der auftretenden Relativbewegung zwischen den Statorwicklungen und den Permanentmagneten in den Statorwicklungen eine Gegenspannung induziert wird, die als Polradspannung bezeichnet wird. Mit zunehmender Drehzahl steigt die Polradspannung an, bis sie im Betrieb der elektrischen Maschine im Bereich der durch die Traktionsbatterie für die elektrische Maschine bereitgestellten Versorgungsspannung liegt. Ist nun mit der Zwischenkreiskapazitat und somit dem Zwischenkreis keine Spannungsquelle verbunden, d.h. ist aus irgendeinem Grund die Verbindung der On the other hand, safety measures must also be provided with regard to the electrical machine, in particular if it is a permanent-magnet electric machine. In the case of permanent-magnet electric machines, the reason for their operation is that due to the relative movement between the stator windings occurring and inducing a reverse voltage in the stator windings, referred to as the pole wheel voltage, to the permanent magnets. As the speed increases, the pole wheel voltage increases until, during operation of the electric machine, it lies in the range of the supply voltage provided by the traction battery for the electric machine. Is now connected to the DC link and thus the intermediate circuit no voltage source, that is, for some reason, the compound of
Traktionsbatterie mit der Zwischenkreiskapazitat bzw. dem Zwischenkreis unterbrochen, so kann die Polradspannung an der Zwischenkreiskapazitat anliegen. Dies kann zu Beschädigungen an der Zwischenkreiskapazitat und/oder an Komponenten des Wechselrichters, insbesondere an den Schalterelementen führen. Um solche Beschädigungen zu vermeiden, ist bei Vorliegen bzw. Eintreten bestimmter Bedingungen bzw. In bestimmten Betriebs- zuständen vorgesehen, und zwar insbesondere dann, wenn die Traction battery with the Zwischenkreiskapazitat or the intermediate circuit interrupted, so the Polradspannung can be applied to the DC link capacitance. This can lead to damage to the DC link capacitance and / or to components of the inverter, in particular to the switch elements. In order to avoid such damage, provision is made for the presence or occurrence of certain conditions or in certain operating conditions, in particular if the
Traktionsbatterie nicht mit der Zwischenkreiskapazitat verbunden ist, dass die Phasen einer permanenterregten elektrischen Maschine durch eine entsprechende Ansteuerung der Schalterelemente des Wechselrichters kurzgeschlossen werden. Auch für das Durchführen dieser Sicherheitsmaßnahme ist in einem Fahrzeug eine eigens hierfür ausgebildete Sicherheitsschal- tungsanordnung vorgesehen. Traction battery is not connected to the Zwischenkreiskapazitat that the phases of a permanent-magnet electric machine are short-circuited by a corresponding control of the switching elements of the inverter. Also for carrying out this safety measure, a safety circuit arrangement specially designed for this purpose is provided in a vehicle.
Sowohl für das Entladen der Zwischenkreiskapazitat als auch für das Kurzschließen der Phasen der elektrischen Maschine, insbesondere einer permanenterregten elektrischen Maschine, sind die hierfür ausgebildeten Sicherheitsschaltungsanordnungen anzusteuern bzw. mit einer entsprechenden Versörgungsspannung zu beaufschlagen. Insbesondere was diesen Aspekt angeht, sind die bekannten Sicherheitsschaltungsanordnungen noch nicht optimal So ist in bestimmten Betriebszuständen des Fahrzeugs, beispielsweise bei einem Unfall, bei dem aufgrund von Einwirkungen von außen auf das Fahrzeug eine Versorgung der Sicherheitsschaltungsanordnungen mit elektrischer Energie weder über die Traktiönsbatterie noch über die Starterbatterie mehr möglich ist, keine ausreichende bzw. zeitlich durchgängige Versorgung der Sicherheitsschaltungsanordnungen gewährleistet, weswegen zum einen ein Entladen der Zwischenkreiskapazitätauf ein Niveau, bei dem sich an der Zwischenkreiskapazität eine für Menschen ungefährliche Spannung einstellt, und zum anderen ein langanhaltendes Kurzschließen der Phasen der permanenterregten elektrischen Maschine, nicht sichergestellt ist Both for the unloading of the DC link capacitance and for the short-circuiting of the phases of the electrical machine, in particular a permanently excited electrical machine, the safety circuit arrangements designed for this purpose are to be activated or supplied with a corresponding supply voltage. In particular, in this aspect, the known safety circuit arrangements are not yet optimal Thus, in certain operating conditions of the vehicle, for example in an accident in which due to external influences on the vehicle supply of the safety circuit arrangements with electrical energy neither on the Traktiönsbatterie still on the Starter battery is more possible, no sufficient or time-consistent For this reason, supply of the safety circuit arrangements is ensured, and, on the one hand, it is not ensured that the DC link capacitance is discharged to a level at which the DC link capacitance achieves a voltage which is harmless to humans, and, secondly, a long-lasting short circuiting of the phases of the permanently excited electrical machine
Darüber hinaus besteht für die bekannten Stcherheitsschaltungsanordnun- gen auch hinsichtlich der Anzahl der Bauteile, die für das Realisieren der jeweiligen Sicherheitsmaßnahme benötigt werden, und damit einhergehend hinsichtlich des für den Aufbau der Sicherheitsschaltungsanordnung benötigten Bauraums, sowie hinsichtlich der sich bei den Sicherheitsschaltungsan- Ordnungen einstellenden Wärmeentwicklung, Verbesserungsbedarf. In addition, the known safety circuit arrangements also have regard to the number of components required for realizing the respective safety measure and, consequently, the installation space required for the construction of the safety circuit arrangement, as well as the heat development occurring in the safety circuit arrangements , Need for improvement.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Sicherheitsschaltungsanordnung zu schaffen, die auch dann, wenn eine Versorgung mit elektrischer Energie weder über die Traktionsbatterie noch über die Starterbatterie möglich ist, sowohl ein Entladen der Zwischenkreiskapazität auf ein Niveau, bei dem sich eine für den Menschen ungefährliche Spannung einstellt, als auch ein langanhaltendes Kurzschließen der Phasen einer elektrischen Maschine, insbesondere einer permanenterregten elektrischen Maschine, ermöglicht. Ferner soll die Sicherheitsschaltungsanordnung hinsichtlich der Anzahl der benötigten elektrischen bzw. elektronischen Bauteile, hinsichtlich des benötigten Bauraums und hinsichtlich der sich bei deren Betrieb einstellenden Wärmeentwicklung verbessert bzw. optimiert sein. D.h. die Sicherheitsschaltungsanordnung soll aus so wenigen wie möglichen Bauteilen aufgebaut sein, einen sehr geringen Bauraum benötigen und zudem eine sehr geringe Wärmeentwicklung im Betrieb aufweisen. Zudem sollen die Fertigungskosten für die Sicherheitsschaltungsanordnung niedrig sein. It is therefore an object of the present invention to provide an improved safety circuit arrangement, which, even if a supply of electrical energy is possible neither via the traction battery nor the starter battery, both a discharge of the DC link capacity to a level at which a Sets the people harmless voltage, as well as a long-lasting short-circuiting of the phases of an electrical machine, in particular a permanent-magnet electric machine enabled. In addition, the safety circuit arrangement should be improved or optimized with regard to the number of required electrical or electronic components, with regard to the required installation space and with regard to the heat development that occurs during their operation. That The safety circuit should be constructed from as few as possible components, require a very small space and also have a very low heat generation during operation. In addition, the manufacturing costs for the safety circuit arrangement should be low.
Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitsschaltungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst, die folgende Mittel aufweist: eine Entladeschaltung, die dazu ausgebildet ist, in ihrem aktivierten Betriebszustand der Zwischenkreiskapazität einen vorgebbaren Entladestrom zu entnehmen, eine Kurzschlüsssteuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, in ihrem aktivierten Betriebszustand durch Ansteuern eines Teils der Schalterelemente zumindest einen Teil der Phasen der elektrischen Maschine kurzuschließen, eine Versorgungsspannungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, ausgehend von einer ihr zugeführten Eingangsspannung eine Versorgungsspannung bereitzustellen, wobei als Eingangsspannung eine an der Zwischenkreiskapazität anliegende Zwischenkreisspannung zugeführt ist, und ein Aktivierungselement das dazu ausgebildet ist, bei Vorliegen einer Einschaltbedingung einen Aktivierungspfad zu schließen, um die Entladeschaltung und die Kurzschlusssteuerschaltung durch Bereitstellen der Versorgungsspannung zu aktivieren. This object is achieved by a safety circuit arrangement of the type mentioned, comprising the following means: a A discharge circuit, which is designed to short-circuit in its activated operating state by driving a portion of the switching elements at least a portion of the phases of the electric machine, a supply voltage circuit, which is adapted to remove in their activated operating state of the DC link capacitance a predetermined discharge current which is designed to provide a supply voltage starting from an input voltage fed to it, wherein an intermediate circuit voltage applied to the intermediate circuit capacitance is supplied as input voltage, and an activation element which is designed to close an activation path in the presence of a switch-on condition to the discharge circuit and the short-circuit control circuit by providing the supply voltage.
Der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltungsanordnung liegen mehrere Ideen zugrunde. Gemäß einer ersten Idee ist bei dererfindungsgemaßen Sicherheitsschaltungsanordnung eine Versorgungsschaltungsanordnung vorgesehen, der als Eingangsspannung die an der Zwischenkreiskapazität anliegende Zwischenkreisspannung zugeführt wird, um ausgehend von dieser Zwischenkreisspannung eine Versorgungsspannung bereitstellen zu können. Somit ist auch dann eine Versorgung der Sicherheitsschaltungsanordnung mit elektrischer Energie gewährleistet, wenn eine Versorgung weder durch die Traktionsbatterie noch durch die Starterbatterie (Spannungsniveau beispielsweise 12 Volt) möglich ist, beispielsweise bei einer Unterbrechung der Versorgungsleitungen. Somit ist auch bei einem gleichzeitigen Ausfall von Traktionsbatterie und Starterbatterie sowohl ein Entladen der Zwischenkreiskapazität auf ein Niveau, bei dem sich eine für den Menschen ungefährliche Spannung einstellt, als auch ein langanhaltendes Kurzschließen der Phasen einer permanenterregten elektrischen Maschine möglich. The safety circuit arrangement according to the invention is based on several ideas. According to a first idea, a supply circuit arrangement is provided in the safety circuit arrangement according to the invention, to which the intermediate circuit voltage applied to the intermediate circuit capacitance is supplied as input voltage in order to be able to provide a supply voltage starting from this intermediate circuit voltage. Thus, a supply of the safety circuit arrangement with electrical energy is ensured even if a supply neither by the traction battery still by the starter battery (voltage level, for example, 12 volts) is possible, for example in an interruption of the supply lines. Thus, even with a simultaneous failure of traction battery and starter battery both a discharge of the DC link capacity to a level at which sets a harmless to human tension, as well as a long-lasting shorting the phases of a permanent-magnet electric machine possible.
Gemäß einer zweiten Idee enthält die Sicherheitsschaltungsanordnung sowohl eine Entladeschaltung als auch eine Kurzschlusssteuerschaltung. Somit können sich ergebende Synergien genutzt werden, was beispielsweise zu einer Reduzierung der Bauteile führt, die für die Realisierung der According to a second idea, the safety circuit arrangement contains both a discharge circuit and a short-circuit control circuit. Consequently The resulting synergies can be exploited, which leads, for example, to a reduction in the components required for the realization of the
Entladefunktionalität einerseits und für die Realisierung der Kurzschlussfunktionalität andererseits benötigt werden. Gleichermaßen reduziert sich durch die Integration beider Funktionalitäten in eine Schaltungsanordnung der für den Aufbau der Schaltungsanordnung benötigte Bauraum, d.h. es verringert sich die Größe der für die Unterbringung der Schaltungsanordnung benötigten Platine bzw. Leiterplatte. Die Leiterplatte und somit die Sicherheitsschal- tungsanordnung kann wesentlich kompakter realisiert werden. Die Reduzierung der Anzahl der Bauteile, hierbei handelt es sich unter anderem um Hochspannungswiderstände, Leistungstransistoren und um Dioden hat zudem den positiven Nebeneffekt, dass die Wärmeentwicklung auf der die Schaltungsanordnung tragenden Platine und somit der Wärmeeintrag in die Platine geringer ist Darüber hinaus reduzieren sich insgesamt aufgrund der geringeren Anzahl der Bauteile und des geringeren Bauraumbedarfs die Fertigungskosten, Discharge functionality on the one hand and for the realization of the short-circuit functionality on the other hand needed. Likewise, by incorporating both functionalities into circuitry, the space required to construct the circuitry, i.e., space, is reduced. It reduces the size of the required for the placement of the circuit board or PCB. The circuit board and thus the safety circuit arrangement can be realized much more compact. The reduction in the number of components, which include high-voltage resistors, power transistors and diodes also has the positive side effect that the heat generation on the circuit board supporting the circuit and thus the heat input into the board is lower in addition reduce overall due the lower number of components and the smaller space requirement the manufacturing costs,
Gemäß einer dritten Idee können mit der erfindungsgemäßen Sicherheits- schaltungsanordnung kombiniert, d.h. gleichzeitig zum einen die Phasen einer elektrischen Maschine kurzgeschlossen werden und zum anderen eine Zwischenkreiskapazität und somit der Zwischenkreis entladen werden. Somit kann mit einem geringen Aufwand und mit einer hohen Zuverlässigkeit ein Höchstmaß an Sicherheit für eine elektrische Antriebseinheit erzielt werden. Es lassen sich somit gleichzeitig ein Gleichspannungszwischenkreis entladen und alle Klemmen einer elektrischen Drehfeldmaschine kurzschließen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Aktivierungselement die Ver- sorgungsspannungsschaltung einerseits und die Entladeschaltung sowie die Kürzschlusssteuerschaltung andererseits über einen Aktivierungspfad wirktechnisch miteinander verbindet According to a third idea can be combined with the safety circuit arrangement according to the invention, i. At the same time, the phases of an electrical machine are short-circuited and, on the other hand, a DC link capacitance and thus the DC link are discharged. Thus, the highest level of safety for an electric drive unit can be achieved with little effort and with a high reliability. It can thus simultaneously discharge a DC intermediate circuit and short-circuit all terminals of an electric induction machine. This is achieved in particular by virtue of the fact that the activation element connects the supply voltage circuit on the one hand and the discharge circuit and the short-circuit control circuit on the other via an activation path
Die obengenannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst. Bevor auf wettere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltungsanordnung eingegangen wird, sei an dieser Stelle erwähnt, dass die vorstehend erfolgte Bezugnahme auf eine permanenterregte elektrische Maschine keine einschränkende Wirkung haben soll. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltungsanordnung auch bei andersartig aufgebauten elektrischen Maschinen zum Einsatz kommen, The above object is therefore completely solved. Before discussing advantageous embodiments of the safety circuit arrangement according to the invention, it should be mentioned at this point that the reference made above to a permanent-magnet electric machine should have no restrictive effect. Of course, the safety circuit arrangement according to the invention can also be used in differently constructed electrical machines,
Vorteilhafterweise ist die Entladeschaltung steuerbar ausgebildet, so dass sich der der Zwischenkreiskapazität entnommene Entladestrom einstellen lässt. Advantageously, the discharge circuit is designed to be controllable, so that it is possible to set the discharge current taken from the intermediate circuit capacitance.
Vorzugsweise ist die Kurzschlusssteuerschaltung dazu ausgebildet, in ihrem aktivierten Betriebszustand durch Ansteuern der Schalterelemente alle Phasen der elektrischen Maschine kurzzuschließen. Durch diese Maßnahme wird ein Höchstmaß an Sicherheit erreicht. Preferably, the short-circuit control circuit is designed to short-circuit all phases of the electrical machine in its activated operating state by driving the switch elements. This measure achieves maximum safety.
Wie bereits ausgeführt, ist die elektrische Antriebseinheit vorzugsweise in einem Fahrzeug angeordnet. Demzufolge ist die Einschaltbedingung vorteilhafterweise dann gegeben, wenn zumindest eine der folgenden Situationen vorliegt: As already stated, the electric drive unit is preferably arranged in a vehicle. Consequently, the switch-on condition is advantageously given when at least one of the following situations exists:
- Oberführen des Fahrzeugs von einem Fahrbetriebszustand in einen Ruhezustand oder,  Guiding the vehicle from a driving condition to a resting condition or
- Außerbetriebgehen der Traktionsbatterie, oder  - shut down the traction battery, or
- Vorliegen eines vom normalen Fahrbetriebszustand abweichenden kritischen Fahrbetriebszustands.  - Presence of a different from the normal driving condition critical driving condition.
Beim Überführen des Fahrzeugs von einem Fahrbetriebszustand, bei dem das Fahrzeug durch die elektrische Maschine angetrieben wird, in einen Ruhezustand, bei dem das Fahrzeug steht, und bei dem insbesondere die elektrische Maschine nicht mehr mit der Traktionsbatterie und somit der Zwischenkreiskapazität verbunden ist, ist dafür Sorge zu tragen, dass die Zwi- schenkreiskapazität entladen wird. Zu Beginn des Ruhezustands entspricht die an der Zwischenkreiskapazität anliegende Spannung der von der Traktionsbatterie bereitgestellten Hochspannung. Demzufolge ist mit Eintritt des Ruhezustands die Zwischenkreiskapazität nach Möglichkeit sehr schnell auf ein Niveau zu entladen, bei dem sich eine für den Menschen ungefährliche Spannung einstellt. Dies wird mit der erfindungsgemäßen Sicherheits- schaltungsanordnung erreicht. Alternativ kann die Einschaltbedingung dann gegeben sein, wenn auf Vorliegen eines Außerbetriebnahmezustands erkannt wird. When transferring the vehicle from a driving state in which the vehicle is driven by the electric machine, to an idle state in which the vehicle is stationary, and in particular the electric machine is no longer connected to the traction battery and thus the DC link capacity is for To ensure that the unloaded circuit capacity. At the beginning of the idle state, the voltage applied to the DC link capacitance corresponds to the high voltage provided by the traction battery. Consequently, when the idle state occurs, the DC link capacitance is to be discharged, as far as possible, very quickly to a level at which a voltage which is harmless to human beings sets. This is achieved with the safety circuit arrangement according to the invention. Alternatively, the switch-on condition may be given when it is detected on the presence of a decommissioning state.
Bei Feststellen des Außerbetriebgehens der Traktionsbatterie ist dafür Sorge zu tragen, dass einerseits die Zwischenkreiskapazität zum Abbauen der an ihr anliegenden Spannung, die direkt zu Beginn des Außerbetriebgehens der Traktionsbatterie der von der Traktionsbatterie bereitgestellten Hochspannung entspricht, entladen wird, und dass andererseits die Phasen der elektrischen Maschine kurzgeschlossen werden, so dass sich an diesen keine Spannungen aufbauen können. Auch dies wird mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltungsanordnung erreicht. Alternativ oder ergänzend kann eine Traktionsbatteriezustandsbedingung erfasst und ausgewertet werden, die beispielsweise einen Hinweis auf den Ladezustand der Traktionsbatterie und/oder auf einen bei der Traktionsbatterie vorliegenden Defekt gibt. In determining the shutdown of the traction battery is to ensure that on the one hand, the DC link capacity for reducing the voltage applied to it, which corresponds directly to the beginning of shutdown of the traction battery supplied by the traction battery high voltage is discharged, and on the other hand, the phases of the electric Machine are short-circuited, so that can build up on these no tensions. This is also achieved with the safety circuit arrangement according to the invention. Alternatively or additionally, a traction battery condition condition can be detected and evaluated, which, for example, gives an indication of the charge state of the traction battery and / or of a defect present in the traction battery.
Wird festgestellt, dass ein von dem normalen Fahrbetriebszustand abweichender kritischer Fahrbetriebszustand vorliegt, sind ebenfalls Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen. Bei einem kritischen Fahrbetriebszustand kann es sich beispielsweise um einen Fahrbetriebszustand handeln, bei dem sehr große Beschleunigungen, insbesondere Querbeschleunigungen aber auch Längsbeschleunigungen, und/oder große Gierwinkelgeschwindigkeiten auftreten, die allesamt ein Indiz für einen Schleudervorgang sind, wie er beispielsweise bei einem Unfall oder bei einer Fahrt vorliegen kann, bei der aufgrund einer Fahrervorgabe die physikalisch bedingten Grenzwerte, beispielsweise in Bezug auf die Haftreibung, insbesondere in Bezug auf eine Kurvenfahrt, überschritten sind. In diesem Fall ist ebenfalls angeraten, zum einen die Zwischenkreiskapazität schnellstmöglich zu entladen, und zum anderen die Phasen der elektrischen Maschine kurz zu schließen. Die vorgenannten Größen können vorteilhafterweise jeweils mittels geeigneter Sensoren erfasst werden. If it is determined that there is a critical driving condition other than the normal driving condition, safety measures must also be taken. In a critical driving condition may be, for example, a driving condition in which very large accelerations, especially lateral acceleration but also longitudinal acceleration, and / or large yaw rate occur, all of which are indicative of a spin, as in an accident or at a Ride may be present at the due to a driver specification, the physically related limits, for example, with respect to the static friction, in particular with respect to a Cornering, are exceeded. In this case, it is also advisable to firstly discharge the DC link capacitance as quickly as possible and, secondly, to short-circuit the phases of the electrical machine. The aforementioned variables can advantageously be detected in each case by means of suitable sensors.
Alternativ und/oder ergänzend kann eine Maschinenzustandsbedigung erfasst und ausgewertet werden. Alternatively and / or additionally, a machine condition condition can be detected and evaluated.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Versorgungsspannungsschaltung um eine aus einem elektrischen Versorgungswiderstand und einer Zenerdiode bestehende Reihenschaltung. Hierbei handelt es sich um eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Maßnahme, die für den Betrieb der Sicherheitsschaltungsanordnung benötigte Versorgungsspannung bereitzustellen. Der Aufwand bzw. der Bedarf für die Realsierung einer Versorgungsspannungsschaltung ist somit auf ein Mindestmaß reduziert. Gleichzeitig ermöglicht die so aufgebaute Schaltung auch dann, wenn die Entladeschaltung nicht aktiviert ist, ein passive Entladung der Zwischenkreiskapazität. In a preferred embodiment of the invention, the supply voltage circuit is a series circuit consisting of an electrical supply resistor and a Zener diode. This is a simple, reliable and cost-effective measure to provide the supply voltage required for the operation of the safety circuit arrangement. The effort or the need for the realization of a supply voltage circuit is thus reduced to a minimum. At the same time, the circuit thus constructed allows, even when the discharge circuit is not activated, a passive discharge of the DC link capacitance.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Entladeschaltung um eine aus einem elektrischen Lastwiderstand und einem steuerbaren Halbleiterelement bestehende Reihenschaltung. Auch diese Maßnahme zeichnet sich durch ihren einlachen und kostengünstigen Aufbau, bei gleichzeitiger hoher Zuverlässigkeit aus. Zugleich lässt sich der Entladestrom in einfacher Art und Weise einstellen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Halbleiterelement um einen Bipolartransistor. In a further preferred embodiment of the invention, the discharge circuit is a series circuit comprising an electrical load resistor and a controllable semiconductor element. This measure is characterized by its monotonous and cost-effective design, while high reliability. At the same time, the discharge current can be adjusted in a simple manner. Preferably, the semiconductor element is a bipolar transistor.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Sicherheitsschaltungsanordnung ferner eine Überwachungsschaltung auf. Diese Überwachungsschaltung ist dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal zu verarbeiten, das eine am Lastwiderstand vorliegende Temperatur repräsentiert. Somit können bei einem ungünstigen Verlauf der Temperatur des Lastwiderstands, wobei diese Temperatur im wesentlichen durch den durch den Lastwiderstand fließenden Entladestrom bestimmt ist, insbesondere dann, wenn die Temperatur sich einem vorgegebenen Grenzwert annähert oder diesen gar bereits überschritten hat, temperaturbeeinflussende Maßnahmen ergriffen werden, insbesondere können Maßnahmen ergriffen werden, die dazu führen, das die Temperatur nicht mehr weiter ansteigt, vorzugsweise jedoch abgesenkt wird, Konsequenterweise ist die Überwachungsschaltung dazu ausgebildet, das steuerbare Halbleiterelement in Abhängigkeit eines ermittelten Überwachungsergebnisses anzusteuern. Dadurch ist es möglich, den Wert des der Zwischenkreiskapazität entnommen Entladestroms einzustellen, vorzugsweise zu reduzieren. Im Extremfall kann das Halbleiterelement so angesteuert werden, dass eine Entladeleitung, durch die der Entladestrom fließt, unterbrochen bzw. geöffnet ist, und somit kein Entladestrom mehr fließt, d.h. der Entladestrom den Wert Null annimmt Bei dem Lastwiderstand handelt es sich um die Hauptlast für die aktiv herbeigeführte Entladung der Zwischenkreiskapazität. In a further preferred embodiment of the invention, the safety circuit arrangement further comprises a monitoring circuit. This monitoring circuit is configured to process an electrical signal representing a temperature present at the load resistor. Thus, in an unfavorable course of the temperature of the load resistor, this temperature is determined essentially by the discharge current flowing through the load resistor, especially when the temperature approaches a predetermined limit or has even exceeded this, temperature-influencing measures are taken, in particular Measures can be taken that cause the temperature no longer rises, but preferably is lowered, Consequently, the monitoring circuit is adapted to control the controllable semiconductor element in response to a determined monitoring result. As a result, it is possible to set the value of the discharge current taken from the intermediate circuit capacitance, preferably to reduce it. In an extreme case, the semiconductor element can be controlled such that a discharge line through which the discharge current flows is interrupted or opened, and thus no discharge current flows, ie the discharge current assumes the value zero. The load resistance is the main load for the load actively induced discharge of the DC link capacitance.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme enthält die Überwachungsschaltung eine aus elektrischen Messwiderständen aufgebaute Messbrückenschaltung, wobei: einer der Messwiderstände als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet ist. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfach zu realisierende Maßnahme, die am Lastwiderstand vorliegede Temperatur zu erfassen, die zudem sehr zuverlässig ist und gleichzeitig eine präzise Temperaturerfassung ermöglicht. Konsequenterweise ist der temperaturabhängige Widerstand baulich nahe an dem Lastwiderstand; angeordnet, so dass das von der Überwachungsschaltung zu verarbeitende elektrische Signal die an dem Lastwiderstand vorliegende Temperatur möglichst präzise repräsentiert. In a preferred embodiment of the aforementioned measure, the monitoring circuit comprises a measuring bridge circuit constructed from electrical measuring resistors, wherein: one of the measuring resistors is designed as a temperature-dependent resistor. This is a particularly easy-to-implement measure to detect the temperature present at the load resistance, which is also very reliable and at the same time enables precise temperature detection. Consequently, the temperature-dependent resistance is structurally close to the load resistance; arranged so that the signal to be processed by the monitoring circuit electrical signal represents the temperature present at the load resistor as precisely as possible.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme weist der temperaturabhängige Widerstand einen negativen Temperaturkoeffizien- ten auf. Unter Verwendung eines derart: ausgebildeten Messwiderstands kann auf einfache Art und Weise eine zuverlässige und präzise Erfassung der an dem Lastwiderstand vorliegenden Temperatur realisiert werden. In an advantageous embodiment of the aforementioned measure, the temperature-dependent resistor has a negative temperature coefficient on. By using a measuring resistor designed in this way, a reliable and precise detection of the temperature present at the load resistor can be realized in a simple manner.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Sicherheitsschal- tungsanordnung ferner eine Stabilisierungsschaltung auf, die schaltungstechnisch zwischen der Versorgungsspannungsschaltung und dem Aktivie- rungselement angeordnet ist. Mit dieser Maßnahme ist sichergestellt dass ein genügend großer Strom für das zum Kurzschließen der Phasen der elektrischen Maschine erforderliche Ansteuern der Schalterelemente des Wechselrichters bereitgestellt werden kann. Somit ist ein zuverlässiges Kurzschließen der Phasen der elektrischen Maschine sichergestellt. In a preferred embodiment of the invention, the safety circuit arrangement further comprises a stabilization circuit, which is arranged in terms of circuitry between the supply voltage circuit and the activation element. With this measure, it is ensured that a sufficiently large current for the required to short circuit the phases of the electrical machine driving the switch elements of the inverter can be provided. Thus, a reliable short-circuiting of the phases of the electric machine is ensured.
Vorteilhafterweise weist der Wechselrichter eine Vielzahl von Halbbrücken auf, wobei jede Halbbrücke ein erstes und ein zweites Schalterelement aufweist, wobei das erste Schalterelement mit einem Versorgungspol der Traktionsbatterie und das zweite Schalterelement mit einem Massepol der Traktionsbatterie verbunden ist. Bei der erfindungsgemäßen Sicherheits- schaltungsanordnung ist die Kurzschlusssteuerschaltung vorzugsweise dazu ausgebildet, die mit dem Massepol verbundenen zweiten Schalterelemente anzusteuern. Hierbei handelt es sich um eine Maßnahme, mit der ohne großen schaltungstechnischen Aufwand ein Ansteuern der Schalterelemente zum Kurzschließen der Phasen der elektrischen Maschine möglich ist Alternativ ist es aber ebenso denkbar, die Kurzschlusssteuerschaltung derart auszuführen« dass die mit dem Versorgungspol der Traktionsbatterie verbundenen Schalterelemente zum Kurzschließen der Phasen der elektrischen Maschine angesteuert werden. Advantageously, the inverter has a plurality of half-bridges, wherein each half-bridge has a first and a second switch element, wherein the first switch element is connected to a supply pole of the traction battery and the second switch element is connected to a ground pole of the traction battery. In the case of the safety circuit arrangement according to the invention, the short-circuit control circuit is preferably designed to control the second switching elements connected to the ground pole. This is a measure with which it is possible to control the switch elements for short-circuiting the phases of the electrical machine without great circuitry expense. Alternatively, however, it is also conceivable to design the short-circuit control circuit such that the switch elements connected to the supply pole of the traction battery short-circuit the phases of the electric machine are controlled.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 anhand eines Schaltungsschemas die Anbindung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung an eine elektrische Antriebseinheit,Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it: 1 based on a circuit diagram, the connection of a safety circuit according to the invention to an electric drive unit,
Fig. 2 anhand eines Schaltungsschemas den Aufbau der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung, und 2 based on a circuit diagram, the structure of the safety circuit according to the invention, and
Fig. 3 anhand eines Schaltungsschemas einen beispielhaften Aufbau einer in der Ansteuereinheit enthaltenen Überlagerungsschaltungsanord- nung.  FIG. 3 shows, by way of a circuit diagram, an exemplary structure of a superposition circuit arrangement contained in the drive unit.
Fig. 1 zeigt eine elektrische Antriebseinheit 10 und eine für diese vorgesehene Sicherheitsschaltungsanordnung 12. Die elektrische Antriebseinheit 10 weist eine Traktionsbatterie 14 auf, die eine Hochspannung UB bereitstellen kann. Zu der Traktionsbatterie 14 ist eine Zwischenkreiskapazität 16 parallel geschaltet. Durch die Traktionsbatterie 14 wird eine elektrische Maschine 18 mit elektrischer Energie versorgt. Die elektrische Maschine 18 weist eine Vielzahl von Phasen 20, 22, 24 auf, die über einen durch eine Ansteuereinheit 26 ansteuerbaren Wechselrichter 28 mit der Traktionsbatterie 14 verbindbar sind. Der Wechselrichter 28 weist eine Vielzahl von Schalterelementen T1 , T2, T3, T4, T5, T6 auf, die zu Halbbrücken angeordnet sind, von denen eine exemplarisch mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet ist. Jede dieser Halbbrücken 30 weist jeweils ein erstes Schalterelement 32 und ein zweites Schalterelement 34 auf, wobei das erste Schalterelement 32 mit einem Versorgungspol 36 der Traktionsbatterie 14 und das zweite Schalterelement 34 mit einem Massepol 38 der Traktionsbatterie 14 verbunden ist. In Fig. 1 sind lediglich jeweils ein erstes und ein zweites Schalterelement mit den Bezugsziffern 32 und 34 bezeichnet. Zu jedem der Schalterelemente T1 , T2, T3, T4, T5, T6 ist eine Freilaufdiode parallel geschaltet, von denen eine exemplarisch mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet ist. In Fig. 1 sind die Schalterelemente als IGBTs ausgeführt. Dies soll keine einschränkende Wirkung haben. Selbstverständlich können auch andere Halbleiterbauelemente eingesetzt werden, beispielsweise MOSFETs. Fig. 1 ist ferner eine Recheneinheit 42 zu entnehmen. Mit der Recheneinheit 42 werden ausgehend von einem Drehmomentsollwert, der das von der elektrischen Maschine 18 zu erzeugende Drehmoment repräsentiert, Tastverhältniswerte dl ermittelt, die der AnSteuereinheit 26 zugeführt werden und die in der Ansteuereinheit 26 in Ansteuersignaie A für die Schaltereiemente T1 , T2, T3, T4, T5, T6 umgesetzt werden, 1 shows an electric drive unit 10 and a safety circuit arrangement 12 provided for this purpose. The electric drive unit 10 has a traction battery 14, which can provide a high voltage U B. To the traction battery 14, a DC link capacitor 16 is connected in parallel. By the traction battery 14, an electrical machine 18 is supplied with electrical energy. The electrical machine 18 has a multiplicity of phases 20, 22, 24, which can be connected to the traction battery 14 via an inverter 28 which can be controlled by a drive unit 26. The inverter 28 has a plurality of switch elements T1, T2, T3, T4, T5, T6, which are arranged in half bridges, one of which is denoted by the reference numeral 30 by way of example. Each of these half bridges 30 has in each case a first switch element 32 and a second switch element 34, the first switch element 32 being connected to a supply pole 36 of the traction battery 14 and the second switch element 34 being connected to a ground pole 38 of the traction battery 14. In Fig. 1, only a first and a second switch element are designated by the reference numerals 32 and 34, respectively. To each of the switch elements T1, T2, T3, T4, T5, T6, a freewheeling diode is connected in parallel, one of which is designated by the reference numeral 40 by way of example. In Fig. 1, the switch elements are designed as IGBTs. This is not intended to be limiting. Of course, other semiconductor devices may be used, such as MOSFETs. FIG. 1 also shows a computing unit 42. With the arithmetic unit 42, starting from a desired torque value, which represents the torque to be generated by the electric machine 18, duty cycle values d 1 are determined which are supplied to the drive unit 26 and those in the drive unit 26 in drive signal A for the shift elements T1, T2, T3 , T4, T5, T6 are implemented,
Die Sicherheitsschaltungsanordnung 12 ist nun so eingebunden, dass die von ihr erzeugten Ansteuersignaie Bj, mit denen die Schalterelemente T1, T2, T3, T4, T5, T6 zum Kurzschließen der Phasen 20, 22, 24 angesteuert werden, ebenfalls der AnSteuereinheit 26 zugeführt werden. Zum Kurzschließen der Phasen 20, 22, 24 werden die Schaitereterrtönte T1 , T2, T3, T4, T5, T6 derart mittels der Ansteuersignaie Bi angesteuert, dass die Schalterelemente T1. T3, T5 sperren und die Schalterelemente T2, T4, T6 leitend geschaltet sind. Die Ansteuereinheit 26 ist dabei so ausgebildet, dass die Ansteuersignaie Bi den Ansteuersignaien Ai überlagert werden. Dies kann beispielsweise in der Form erfolgen, dass die Ansteuersignaie Bi vorrangig vor den Ansteuersignaien Al ausgegeben werden. Ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung, mit der eine Überlagerung der Ansteuersignale Ai und Si erfolgen kann, wird im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben. The safety circuit arrangement 12 is now integrated in such a way that the drive signal Bj generated by it, with which the switch elements T1, T2, T3, T4, T5, T6 are driven to short-circuit the phases 20, 22, 24, are likewise supplied to the drive control unit 26. For short-circuiting the phases 20, 22, 24, the switcher stages T1, T2, T3, T4, T5, T6 are driven in such a way by means of the drive signal Bi that the switch elements T1. T3, T5 lock and the switch elements T2, T4, T6 are turned on. The drive unit 26 is designed so that the Ansteuersignaie Bi are superimposed on the Ansteuersignaien Ai. This can be done, for example, in the form that the Ansteuersignaie Bi are given priority before the Ansteuersignaien A l . An exemplary embodiment of a circuit arrangement with which a superposition of the drive signals Ai and Si can take place is described in conjunction with FIG.
Durch eine Unterbrechung 44 ist in Fig. 1 angedeutet, dass die By an interruption 44 is indicated in Fig. 1, that the
Traktionsbatterie 14 (aktiv) getrennt werden kann, z. B. wenn das Fahrzeug durch den Fahrer abgestellt wird, oder (passiv) ausfallen kann, beispielsweise dadurch dass eine Versorgungsleitung unterbrochen ist, was beispielsweise bei einem Unfall auftreten kann. Traction battery 14 (active) can be disconnected, z. B. when the vehicle is parked by the driver, or (passively) may fail, for example, characterized in that a supply line is interrupted, which may occur, for example, in an accident.
In Fig. 2 ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltungsanordnung gezeigt 2, the structure of the safety circuit arrangement according to the invention is shown
Die Sicherheitsschaltungsanordnung 12 weist eine Versorgungsspannungs- schaltung 46 auf, die dazu ausgebildet ist, ausgehend von einer ihr über Klemmen 48, 50 zugeführten Eingangsspannung UE eine Versorgungsspannung UV bereitzustellen. Wie der Darstellung in Fig. 1 zu entnehmen ist, handelt es sich bei der Eingangsspannung UE um die an der Zwischenkreiskapazität 16 anliegende Zwischenkreisspannung UZ, die wiederum der von der Traktionsbatterie 14 bereitgestellten Hochspannung UB entspricht Wie der Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die Versorgungsspannungsschal- tung 46 als eine Reihenschaltung aus einem elektrischen Versorgungswiderstand 52 und einer Zenerdiode 54 realisiert Die Versorgungsspannungs- schaltung 46 entspricht in ihrer Funktionalität einem Netzteil. Mit der Versor- gungsspannungsschaltung 46 kann die Hochspannung UB, die im Bereich von 250 bis 450 Volt liegen kann, in eine Versorgungsspannung Uv umgesetzt werden, die beispielsweise in der Größenordnung von ungefähr 15 Volt liegt. Die Versorgungsspannung sollte auf jeden Fall so groß sein, dass die Schalterelemertte T1, T2, T3, T4, T5, T6, insbesondere die Schalterelemente T2, T4, T6 zur Realisierung des Kurzschlusses der Phasen 20, 22, 24 sicher und zuverlässig angesteuert werden können, wobei in diesem Zusammenhang an zwischengeschalteten Bauelementen auftretende Spannungsverlüste zu berücksichtigen sind. The safety circuit arrangement 12 has a supply voltage circuit 46, which is designed to be accessible from one of them Terminals 48, 50 supplied input voltage U E supply a supply voltage U V. As can be seen in the illustration in FIG. 1, the input voltage U E is the intermediate circuit voltage U Z applied to the intermediate circuit capacitance 16 , which in turn corresponds to the high voltage U B provided by the traction battery 14. As shown in FIG 2, the supply voltage circuit 46 is implemented as a series connection of an electrical supply resistor 52 and a zener diode 54. The supply voltage circuit 46 corresponds in its functionality to a power supply unit. With the supply voltage circuit 46, the high voltage U B , which may be in the range of 250 to 450 volts, be converted into a supply voltage U v , which is for example of the order of about 15 volts. The supply voltage should in any case be so large that the switch elements T1, T2, T3, T4, T5, T6, in particular the switch elements T2, T4, T6 can be safely and reliably actuated to realize the short circuit of the phases 20, 22, 24 , in which connection voltage losses occurring in intermediate components are to be taken into account.
Die Realisierung der Versorgungsspannungsschaltung 46 als eine Reihen- schattung aus einem elektrischen Widerstand und einer Zenerdiode hat den Vorteil, dass mittels solch einer Versorgungsspannungsschaltung eine passive Entladung der Zwischenkreiskapazität möglich ist, wobei der Wert des Widerstands die Zeitdauer bestimmt die es erfordert, bis die an der Zwischenkreiskapazität anliegende Spannung unter einen durch die The realization of the supply voltage circuit 46 as a series shading of an electrical resistance and a Zener diode has the advantage that by means of such a supply voltage circuit, a passive discharge of the DC link capacitance is possible, the value of the resistor determines the length of time it takes for the at the DC link capacitance voltage under one of the
Berührschutzgrenze definierten Spannungswert abgesunken ist, bzw. bis eine vollständige Entladung der Zwischenkreiskapazität eingetreten ist. Berührschutzgrenze defined voltage value has fallen or until a complete discharge of the DC link capacity has occurred.
Der Versorgungsspannungsschaltung 46 ist eine Stabilisierungsschaltung 56 nachgeschaltet. Durch die Stabilisierungsschaltung 56 ist sichergestellt, dass ein genügend großer Strom für das zum Kurzschließen der Phasen 20, 22, 24 der elektrischen Maschine 18 erforderliche Ansteuern der Schalterele- mente T1 , T2, T3, T4, T5, T6 des Wechselrichters 28, insbesondere der Schalterelemente T2, T4, T6 bereitgestellt werden kann. Wie der Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, besteht die Stabilisierungsschaltung 56 aus einem Transistor 58, dessen Basis mit der Versorgungsspannung Uv beaufschlagt ist. Der Kollektor des Transistors 58 liegt über einen elektrischen Widerstand 60 an der Eingangsspannung UE. Der Emitter ist über eine aus einer Zener- diode 62 und einem elektrischen Widerstand 64 gebildeten Parallelschaltung mit Masse verbunden. The supply voltage circuit 46 is a stabilizing circuit 56 downstream. The stabilization circuit 56 ensures that a sufficiently large current for the short-circuiting of the phases 20, 22, 24 of the electric machine 18 required driving the Schalterele- T1, T2, T3, T4, T5, T6 of the inverter 28, in particular the switch elements T2, T4, T6 can be provided. As can be seen from the illustration in FIG. 2, the stabilization circuit 56 consists of a transistor 58 whose base is supplied with the supply voltage Uv. The collector of the transistor 58 is connected via an electrical resistor 60 to the input voltage U E. The emitter is connected to ground via a parallel circuit formed by a Zener diode 62 and an electrical resistor 64.
Wie der Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die Stabilisierungsschaltung 56 schaltungstechnisch zwischen der Versorgungsspannungsschaltung 46 und einem Aktivierungselement 66 angeordnet. Das Aktivierungselement 66 ist dazu ausgebildet, bei Vorliegen einer Einschaltbedingung, was durch einen Peil 68 angedeutet ist, einen Aktivierungspfad 70 zu schließen, um eine Entladeschaltung 72 und eine Kurzschlusssteuerschaltung 74 durch Bereitstellen der Versorgungsspannung UV zu aktivieren. D.h. bei Vorliegen einer Einschaltbedingung 68 wird der Aktivierungspfad 70 geschlossen, über den dann die Entladeschaltung 72 und die Kurzschlusssteuerschaltung 74 mit der von der Versorgungsspannungsschaltung 46 bereitgestellten Versorgungsspannung UV versorgt und somit aktiviert werden. Insofern kann man diesen Pfad auch als Versorgungspfad bezeichnen. Bei dem Aktivierungselement 66 kann es sich um ein ansteuerbares Halbleiterelement oder um ein Relais handeln. As can be seen from the illustration in FIG. 2, the stabilization circuit 56 is arranged in terms of circuitry between the supply voltage circuit 46 and an activation element 66. The activation element 66 is designed to close an activation path 70 in the presence of a switch-on condition, which is indicated by a directional arrow 68, in order to activate a discharge circuit 72 and a short-circuit control circuit 74 by providing the supply voltage U V. That is, in the presence of a switch-on condition 68, the activation path 70 is closed, via which the discharge circuit 72 and the short-circuit control circuit 74 are then supplied with the supply voltage U V provided by the supply voltage circuit 46 and thus activated. In this respect, one can also call this path a supply path. The activation element 66 may be a drivable semiconductor element or a relay.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist mittels der Versorgungsspannungsschaltung 46 eine passive Entladung der Zwischenkreiskapazität 16 möglich. Im Gegensatz hierzu erfolgt mittels der Entladeschaltung 72 eine aktive Entladung der Zwischenkreiskapazität 16. As already mentioned above, by means of the supply voltage circuit 46, a passive discharge of the DC link capacitance 16 is possible. In contrast, by means of the discharge circuit 72, an active discharge of the DC link capacitance 16.
Vorstehend ist ausgeführt, dass bei Vorliegen einer Einschaltbedingung 68 die Entladeschaltung 72 und die Kurzschlusssteuerschaltung 74 mit der von der Versorgungsspannungsschaltung 46 bereitgestellten Versorgungsspan- nung UV versorgt werden. Dies ist so zu verstehen, dass bei Vorliegen der Einschaltbedingung 68 der Aktivierung spfad 70 geschlossen ist und somit eine wirktechnische bzw. schaltungstechnische Anbindung der It is stated above that in the presence of a switch-on condition 68, the discharge circuit 72 and the short-circuit control circuit 74 are connected to the supply voltage provided by the supply voltage circuit 46. U V be supplied. This is to be understood that in the presence of the switch-on condition 68, the activation path 70 is closed and thus a technical or circuit connection of the
Entladeschaltung 72 und der Kurzschlusssteuerschaltung 74 an die Versorgungsspannung UV besteht. Selbstverständlich steht zur Aktivierung der beiden Schaltungen nicht der Spannungswert der Versorgungsspannung UV selbst, sondern der reduzierte Spannungswert der von der Stabilisierungsschaltung 56 bereitgestellten Stabilisierungsspannung US zur Verfügung. Discharge circuit 72 and the short-circuit control circuit 74 to the supply voltage U V consists. Of course, the voltage value of the supply voltage U V itself is not available for activating the two circuits, but the reduced voltage value of the stabilizing voltage U S provided by the stabilizing circuit 56 is available.
Vorzugsweise soll die elektrische Antriebseinheit 10 in einem nicht dargestellten Fahrzeug angeordnet sein. Demzufolge ist die Einschaltbedingung 68 gegeben, wenn zumindest eine der folgenden Situationen vorliegt: Preferably, the electric drive unit 10 should be arranged in a vehicle, not shown. Consequently, the power-on condition 68 is given when at least one of the following situations exists:
- Überführen des Fahrzeugs von einem Fahrbetriebszustand in einen Ruhezustand oder,  Transferring the vehicle from a driving state to a resting state or
- Außerbetriebgehen der Traktionsbatterie, oder  - shut down the traction battery, or
- Vorliegen eines vom normalen Fahrbetriebszustand abweichenden kritischen Fahrbetriebszustands.  - Presence of a different from the normal driving condition critical driving condition.
Die Auswertung vorgenannter Situationen und die Bereitstellung eines die Einschaltbedingung repräsentierenden Signals erfolgt in der bereits beschriebenen Recheneinheit 42, von der über eine Klemme 76 dieses Signal abgegeben wird. The evaluation of the aforementioned situations and the provision of a signal representing the switch-on condition takes place in the already described arithmetic unit 42, from which this signal is output via a terminal 76.
Die Kurzschlusssteuerschaltung 74 ist dazu ausgebildet, in ihrem aktivierten Betriebszustand durch Ansteuern eines Teils der Schalterelemente T1, T2, T3, T4, T5, T6 zumindest einen Teil der Phasen 20, 22, 24 der elektrischen Maschine 18 kurzuschließen. Vorzugsweise werden sämtliche Phasen 20, 22, 24 kurzgeschlossen. Hierzu enthält die Kurzschlusssteuerschaltung 74 Dioden, die zur Ansteuerung der Schalterelemente T2, T4, T6 mit deren Ansteueranschlüssen verbindbar sind. Im Fall der in Fig. 1 dargestellten IGBTs mit deren Gates. In Fig. 2 ist eine dieser Dioden exemplarisch mit dem Bezugszeichen 78 bezeichnet. The short-circuit control circuit 74 is configured to short-circuit at least a portion of the phases 20, 22, 24 of the electric machine 18 in its activated operating state by activating part of the switching elements T1, T2, T3, T4, T5, T6. Preferably, all phases 20, 22, 24 are short-circuited. For this purpose, the short circuit control circuit 74 includes diodes which are connectable to the control terminals of the switching elements T2, T4, T6 with their Ansteueranschlüssen. In the case of the IGBTs shown in FIG with their gates. In FIG. 2, one of these diodes is designated by the reference numeral 78 by way of example.
Wie bereits ausgeführt, reicht es zum Kurzschließen der Phasen 20, 22, 24 aus, die Schatterelemente T2, T4, T6 leitend zu schalten, wohingegen die Schalterelemente T1, T3, T5 im sperrenden Zustand verbleiben können. Das bedeutet, dass lediglich für die Schalterelemente T2, T4, T6 Ansteuersignale Bi bereitzustellen sind, weswegen die in Fig. 2 dargestellte Kurzschlusssteuerschaltung 74 lediglich über drei Dioden 78 verfügt. As already stated, it is sufficient for short-circuiting the phases 20, 22, 24, the Schatterelemente T2, T4, T6 to turn on, whereas the switch elements T1, T3, T5 can remain in the blocking state. This means that control signals Bi are to be provided only for the switch elements T2, T4, T6, for which reason the short-circuit control circuit 74 shown in FIG. 2 has only three diodes 78.
Bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltungsanordnung 12 ist vorgesehen, dass durch die Kurzschlusssteuerschaltung 74 die mit dem Massepol 38 verbundenen zweiten Schalterelemente 34 angesteuert werden. Die zweiten Schalterelemente 34 werden dabei leitend geschaltet Vorzugsweise werden alle drei zweiten Schälterelemente 34 leitend geschaltet, so dass die Phasen 20, 22, 24 allesamt untereinander kurzgeschlossen sind. Die hier beschriebene Ansteuerung der zweiten Schalterelemente soll keine einschränkende Wirkung haben. Ebenso können die Phasen der elektrischen Maschine auch durch Ansteuern der ersten Schälterelemente kurzgeschlossen werden. In the safety circuit arrangement 12 according to the invention, it is provided that the shorting control circuit 74 controls the second switching elements 34 connected to the grounding pole 38. The second switch elements 34 are thereby turned on. Preferably, all three second peeling elements 34 are turned on, so that the phases 20, 22, 24 are all short-circuited with each other. The control of the second switch elements described here is not intended to have a limiting effect. Likewise, the phases of the electric machine can also be short-circuited by driving the first peeling elements.
Die Entladeschaltung 72 ist dazu ausgebildet, in ihrem aktivierten Betriebszustand der Zwischenkreiskäpazität 16 einen vorgebbaren Entladestrom zu entnehmen. Somit ist zusätzlich zu der passiven Entladung der Zwischenkreiskäpazität 16; die durch die Versorgungsspannungsschaltung 46 möglich bzw. realisiert ist, bei Bedarf, d.h. bei Aktivierung der Entladeschaltung 72 auch eine aktive Entladung der Zwischenkreiskäpazität 16 möglich. The discharge circuit 72 is designed to remove a predefinable discharge current in its activated operating state of the intermediate circuit capacitor 16. Thus, in addition to the passive discharge of the DC link 16; which is realized by the supply voltage circuit 46, if necessary, i. Upon activation of the discharge circuit 72 and an active discharge of the DC link 16 possible.
Wie der Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, handelt es sich bei der Entladeschaltung 72 um eine aus einem elektrischen Lastwiderstand 80 und einem steuerbaren Halbleiterelement 82 bestehende Reihenschaltung. Vorzugsweise kann es sich bei dem Halbleiterelement 82 um einen MOSFET handeln, so wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der Lastwiderstand 80 und das Halbleitere!ement 82 sind dabei so dimensioniert bzw. ausgelegt, dass die Zwischenkreiskapazität 16 in sehr kurzer Zeit entladen werden kann, und zwar zumindest soweit, dass die an ihr anliegende Spannung unterhalb der Berührschutzgrenze von 60 Volt liegt. Beispielsweise kann die As can be seen from the illustration in FIG. 2, the discharge circuit 72 is a series circuit consisting of an electrical load resistor 80 and a controllable semiconductor element 82. Preferably, the semiconductor element 82 may be a MOSFET, as shown in FIG. The load resistor 80 and the Semiconductor elements 82 are dimensioned or designed so that the intermediate circuit capacitance 16 can be discharged in a very short time, at least to the extent that the voltage applied to it is below the contact protection limit of 60 volts. For example, the
Entladeschaltung 72 so eingestellt sein, dass dieses Niveau innerhalb von 5 Sekunden erreicht wird. Discharge circuit 72 be set so that this level is reached within 5 seconds.
Wie der Darstellung in Fig. 2 weiter zu entnehmen ist, weist die Sicherheits- schaltungsanordnung 12 ferner eine Überwachungsschaltung 84 auf, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal zu verarbeiten, das eine am Lastwiderstand 80 vorliegende Temperatur repräsentiert. In Abhängigkeit des ermittelten Überwachungsergebnisses kann dann das Halbleiterelement 82 angesteuert werden. Somit kann eine Überhitzung und demzufolge eine potentielle Beschädigung oder gar Zerstörung des Lastwiderstands 80 verhindert werden, indem in Abhängigkeit der Lastwiderstandstemperatur der Entladestrom eingestellt werden kann. Vorzugsweise wird mit zunehmender Temperatur der Entladestrom reduziert, was soweit gehen kann, dass bei Überschreiten eines vorgegeben Temperaturschwellenwertes der As can also be seen from the illustration in FIG. 2, the safety circuit arrangement 12 furthermore has a monitoring circuit 84, which is designed to process an electrical signal representing a temperature present at the load resistor 80. Depending on the determined monitoring result then the semiconductor element 82 can be controlled. Thus, overheating and, as a result, potential damage or even destruction of the load resistor 80 can be prevented by the discharge current being able to be set as a function of the load resistance temperature. Preferably, the discharge current is reduced with increasing temperature, which can go so far that when a predetermined temperature threshold value is exceeded
Entladestrom auf 0 reduziert wird, d.h. das Entladen der Zwischenkreiskapazität 16 zumindest zeitweise unterbrochen wird. Discharge current is reduced to 0, i. the discharge of the DC link capacity 16 is interrupted at least temporarily.
Wie der Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, enthält die Überwachungsschaltung 84 eine Messbrückenschaltung 86, die aus elektrischen Messwiderständen aufgebaut ist, von denen einer exemplarisch mit dem Bezugszeichen 88 bezeichnet ist. Bei einem der Messwiderstände handelt es sich um einen temperaturabhängigen Widerstand 90, der vorzugweise einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. Der temperaturabhängige Widerstand 90 ist baulich in unmittelbarer Nähe des Lastwiderstands 80 angeordnet. Mittels eines Komparators 92 wird ein Ansteuersignal für das Halbleiterelement 82 erzeugt. Fig. 3 zeigt anhand eines Schaltungsschemas einen beispielhaften Aufbau einer in der Ansteuereinheit 26 enthaltenen Überlagerungsschaltungsanord- nung 94. Die Überlagerungsschaltungsanordnung 94 weist drei Überlagerungsmodute auf, von denen jedes jeweils einem der Schalterelemente T2, T4, T6 zugeordnet ist, durch deren Ansteuern das Kurzschließen der Phasen 20, 22, 24 erfolgen soll. Von den drei Überlagerungsmodulen ist eines exemplarisch mit der Bezugsziffer 96 bezeichnet. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich somit auf das so gekennzeichnete Überlagerungsmodul, gelten jedoch in gleicher Weise auch für die beiden anderen Überlagerungsmodule. As can be seen from the illustration in FIG. 2, the monitoring circuit 84 contains a measuring bridge circuit 86, which is constructed from electrical measuring resistors, one of which is denoted by the reference numeral 88 by way of example. One of the measuring resistors is a temperature-dependent resistor 90, which preferably has a negative temperature coefficient. The temperature-dependent resistor 90 is structurally arranged in the immediate vicinity of the load resistor 80. By means of a comparator 92, a drive signal for the semiconductor element 82 is generated. 3 shows, by way of a circuit diagram, an exemplary structure of a superposition circuit arrangement 94 contained in the drive unit 26. The superimposed circuit arrangement 94 has three superposition modules, each of which is assigned to one of the switch elements T2, T4, T6, by means of which the shorting of the Phases 20, 22, 24 should take place. Of the three overlay modules, one is designated by reference numeral 96 by way of example. The following statements thus relate to the overlay module marked in this way, but apply equally to the other two overlay modules.
Wie bereits ausgeführt, hat das Überiagerungsmodul 96 im Wesentlichen folgende zwei Funktionalitäten zu erfüllen: zum einen sind die Tastverhält- niswerte d, in Ansteuersignale Ai umzusetzen. Zum anderen werden die Ansteuersignale Bi den Ansteuersignalen Ai überlagert. Das Umsetzen der Tastverhältniswerte di in die Ansteuersignale A erfolgt mittels einer aus einem Treiber 98 und einem Widerstand 100 aufgebauten Reihenschaltung. Das Überlagern erfolgt mittels einer Diode 102 As already stated, the overmodulation module 96 essentially has the following two functionalities to fulfill: on the one hand, the duty cycle values d i are to be converted into drive signals A i . On the other hand, the drive signals Bi are superimposed on the drive signals Ai. The conversion of the duty cycle values d i into the drive signals A takes place by means of a series circuit composed of a driver 98 and a resistor 100. The superposing takes place by means of a diode 102
Die in der Ansteuereinheit enthaltene und den drei anderen Schalterelemente T1 , T3, T5 zugeordnete Umsetzungseinheit, die für jedes der drei Schalterelemente jeweils eine aus einem Treiber und einem Widerstand aufgebaute Reihenschaltung enthält, ist in Fig. 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Da das Kurzschließen der Phasen 20, 22, 24 mittels der drei Schalterelemente T2, T4, T6 erfolgen soll, wird für die drei Schalterelemente T1 , T3, T5 lediglich die Funktionalität des Umsetzens benötigt, die Funktionalität des Überlagerns wird nicht benötigt. Entsprechend liegen für die Schalterelemente T1 , T3, T5 keine Ansteuersignale Bi vor. The conversion unit contained in the drive unit and associated with the three other switch elements T1, T3, T5, which in each case contains a series circuit composed of a driver and a resistor for each of the three switch elements, is not shown in FIG. 3 for reasons of clarity. Since the short circuiting of the phases 20, 22, 24 is to take place by means of the three switch elements T2, T4, T6, only the functionality of the conversion is needed for the three switch elements T1, T3, T5, the functionality of the overlay is not needed. Accordingly, there are no drive signals Bi for the switch elements T1, T3, T5.
Dadurch dass die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltungsanordnung eine Versorgungsspannungsschaltung aufweist, die ausgehend von der ihr zugeführten Zwischenkreisspannung eine Versorgungsspannung für die Entladeschaltung und die Kurzschlusssteuerschaltung bereitstellt, ist es auch bei gleichzeitigem Ausfall oder nicht zur Verfügung stehen der Characterized in that the safety circuit arrangement according to the invention comprises a supply voltage circuit which, starting from the DC link voltage supplied to it, supplies a supply voltage for the DC link voltage Discharge circuit and the short-circuit control circuit provides, it is also in case of simultaneous failure or not available the
Traktionsbatterie und der Starterbatterie möglich, eine aktive Entladung der Zwischenkreiskapazität und einen aktiven Kurzschluss der Klemmen bzw. der Phasen der elektrischen Maschine zu realisieren. Traction battery and the starter battery possible to realize an active discharge of the DC link capacity and an active short circuit of the terminals or phases of the electric machine.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbetsptel erfolgte Bezugnahme auf eine in einem Fahrzeug angeordnete elektrische Antriebseinheit keine beschränkende Wirkung haben soll. Die erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung kann auch bei anderweitig eingesetzten elektrischen Antriebseinheiten zum Einsatz kommen. At this point, it should be noted that the reference made in the above-described embodiment to an electric drive unit disposed in a vehicle is not intended to have any restrictive effect. The safety arrangement according to the invention can also be used in other electrical drive units used.
Bezugszeichenliste 10 elektrische Antriebseinheit List of Reference Numerals 10 Electric drive unit
12 Sicherschaltungsanordnung 12 safety arrangement
14 Traktionsbatterie 14 traction battery
16 Zwischenkreiskapazität 16 DC link capacity
18 elektrische Maschine 18 electric machine
20 Phase 20 phase
22 Phase 22 phase
24 Phase 24 phase
26 Ansteuereinheit 26 control unit
28 Wechselrichter 28 inverters
30 Halbbrücke 30 half bridge
32 erstes Schalterelement 32 first switch element
34 zweites Schalterelement 34 second switch element
36 Versorgungspol 36 supply pole
38 Massepol 38 ground pole
40 Freilaufdiode 40 freewheeling diode
42 Recheneinheit 42 arithmetic unit
44 Unterbrechung 44 interruption
46 Versorgungsspannungsschaltung 48 Klemme 46 Supply voltage circuit 48 Terminal
50 Klemme 50 clamp
52 elektrischer Versorgungswiderstand 54 Zenerdiode 52 electrical supply resistor 54 Zener diode
56 Stabilisierungsschaltung 56 stabilization circuit
58 Transistor 58 transistor
60 elektrischen Widerstand 60 electrical resistance
62 Zenerdiode 62 zener diode
64 elektrischer Widerstand 64 electrical resistance
66 Aktivierungselement 66 activation element
68 Peil 70 Aktivierungspfad 72 Entladeschaltung 68 Peil 70 Activation path 72 Discharge circuit
74 Kurzschlusssteuerschaltung 76 Klemme 74 Short circuit control circuit 76 Terminal
78 Diode 78 diode
80 elektrischer Lastwiderstand 80 electrical load resistance
82 steuerbares Halbleiterelement 84 Überwachungsschaltung 82 controllable semiconductor element 84 monitoring circuit
86 Messbrückenschaltung 86 measuring bridge circuit
88 Messwiderstand 88 measuring resistor
90 temperaturabhängiger Widerstand 92 Komparator 90 temperature dependent resistor 92 comparator
94 Überlagerungsschaltungsanordnung 96 Überlagerungsmodul 94 Overlay circuitry 96 Overlay module
98 Treiber 98 drivers
100 Widerstand 100 resistance
102 Diode  102 diode

Claims

Patentansprüche claims
1. Sicherheitsschaltungsanordnung für eine elektrische Antriebseinheit, wobei die elektrische Antriebseinheit eine Traktionsbatterie, eine zu der Traktionsbatterie parallel geschaltete Zwischenkreiskapazität und eine durch die Traktionsbatterie mit elektrischer Energie versorgbare elektrische Maschine aufweist, wobei die elektrische Maschine eine Vielzahl von Phasen aufweist, die über einen ansteuerbaren, eine Vielzahl von Schalterelementen aufweisenden Wechselrichter mit der Traktjonsbatterie verbindbar sind, mit A safety circuit arrangement for an electric drive unit, wherein the electric drive unit has a traction battery, an intermediate circuit capacitor connected in parallel to the traction battery and an electrical machine that can be supplied with electrical energy by the traction battery, wherein the electrical machine has a plurality of phases which can be controlled via a a plurality of switch elements having inverter with the Traktjonsbatterie are connectable with
einer Entladeschaltung, die dazu ausgebildet ist, in ihrem aktivierten Betriebszustand der Zwischenkreiskapazität einen vorgebbaren Entladestrom zu entnehmen,  a discharge circuit, which is designed to remove a predefinable discharge current in its activated operating state of the DC link capacitance,
einer Kurzschlusssteuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, in ihrem aktivierten Betriebszustand durch Ansteuern eines Teils der Schalterelemente zumindest einen Teil der Phasen der elektrischen Maschine kurzuschließen,  a short-circuit control circuit, which is designed to short-circuit at least part of the phases of the electrical machine in its activated operating state by driving a part of the switching elements,
einer Versorgungsspannungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, ausgehend von einer ihr zugeführten Eingangsspannung eine Versorgungsspannung bereitzustellen, wobei als Eingangsspannung eine an der Zwischenkreiskapazität anliegende Zwischenkreisspannung zugeführt ist, und  a supply voltage circuit, which is designed to provide a supply voltage starting from an input voltage supplied to it, wherein an intermediate circuit voltage applied to the intermediate circuit capacitance is supplied as input voltage, and
einem Aktivierungselement, das dazu ausgebildet: ist, bei Vorliegen einer Einschaltbedingung einen Aktivierungspfad zu schließen, um die Entladeschaltung und die Kurzschlusssteuerschaltung durch Bereit* stellen der Versorgungsspannung zu aktivieren.  an activation element, which is configured to close an activation path in the presence of a switch-on condition in order to activate the discharge circuit and the short-circuit control circuit by providing the supply voltage.
2. Sicherheitsschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit in einem Fahrzeug an- geordnet ist und die Einschaltbedingung gegeben ist, wenn zumindest eine der folgenden Situationen vorliegt: 2. Safety circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the electric drive unit in a vehicle is ordered and the switch-on condition is given if at least one of the following situations exists:
- Überführen des Fahrzeugs von einem Fahrbetriebszustand in einen Ruhezustand oder,  Transferring the vehicle from a driving state to a resting state or
- Außerbetriebgehen der Traktionsbatterie, oder  - shut down the traction battery, or
- Vorliegen eines vom normalen Fahrbetriebszustand abweichenden kritischen Fahrbetriebszustands.  - Presence of a different from the normal driving condition critical driving condition.
3. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Versorgungs- spannungsschaitung um eine aus einem elektrischen Versorgungswiderstand und einer Zenerdiode bestehende Reihenschaltung handelt. 3. Safety circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the supply voltage Schaitung consisting of an electrical supply resistor and a Zener diode series circuit.
4. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der 4. Safety circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the
Entladeschaltung um eine aus einem elektrischen Lastwiderstand und einem steuerbaren Halbleiterelement bestehende Reihenschaltung handelt.  Discharge circuit is a consisting of an electrical load resistor and a controllable semiconductor element series circuit.
5. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltungsanordnung ferner eine Überwachungsschaltung aufweist, wobei die Überwachungsschaltung dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal zu verarbeiten, das eine am Lastwiderstand vorliegende Temperatur repräsentiert. 5. Safety circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the safety circuit arrangement further comprises a monitoring circuit, wherein the monitoring circuit is adapted to process an electrical signal representing a temperature present at the load resistor.
6. Sicherheitsschaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung dazu ausgebildet ist, das steuerbare Halbleiterelement in Abhängigkeit eines ermittelten Überwachungsergebnisses anzusteuern, 6. Safety circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the monitoring circuit is designed to control the controllable semiconductor element as a function of a determined monitoring result,
7. Sicherheitsschaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung eine aus elektrischen Messwiderständen aufgebaute Messbrückenschaltung enthält, wobei einer der Messwiderstände als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet ist. 7. Safety circuit arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the monitoring circuit comprises a constructed of electrical measuring resistors measuring bridge circuit, wherein one of the measuring resistors is designed as a temperature-dependent resistor.
8. Sicherheitsschaltungsanordnung, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturabhängige Widerstand einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. 8. Safety circuit arrangement according to claim 7, characterized in that the temperature-dependent resistor has a negative temperature coefficient.
9. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltungsanordnung ferner eine Stabilisierungsschaltung aufweist, die schaltungstechnisch zwischen der Versorgungsspannungsschaltung und dem Aktivierungselement angeordnet ist. 9. Safety circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the safety circuit arrangement further comprises a stabilization circuit, which is arranged in terms of circuitry between the supply voltage circuit and the activation element.
10. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter eine Vielzahl von Halbbrücken aufweist, wobei jede Halbbrücke ein erstes und ein zweites Schalterelement aufweist, wobei das erste Schalterelement mit einem Versorgungspol der Traktionsbatterie und das zweite Schalterelement mit einem Massepol der Traktionsbatterie verbunden ist, wobei die Kurzschlusssteuerschaltung dazu ausgebildet ist, die mit dem Massepol verbundenen zweiten Schalterelemente anzusteuern. 10. Safety circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the inverter has a plurality of half-bridges, each half-bridge having a first and a second switch element, wherein the first switch element with a supply pole of the traction battery and the second switch element with a ground pole of the traction battery is connected, wherein the short circuit control circuit is adapted to drive the connected to the ground pole second switch elements.
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