專利名稱：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和運(yùn)行這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和一種運(yùn)行這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方法，尤其是用于電動(dòng)車輛。電動(dòng)車輛通過車輛上攜帶的電池、驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置、逆變器(Wechselrichter)和電動(dòng)機(jī)(以下只是稱之為發(fā)動(dòng)機(jī))來驅(qū)動(dòng)。屬于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的至少有驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和逆變器。如果電池與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，那么其也屬于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。作為發(fā)動(dòng)機(jī)特別可以考慮的是一種永磁勵(lì)磁的同步電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)效率高且功率密度大?；谔厥獾霓D(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩-特性曲線，使這種電動(dòng)機(jī)也在磁場減弱部位里運(yùn)行。為此電動(dòng)機(jī)有相應(yīng)的電流。該電流產(chǎn)生磁場，該磁場反作用于通過永磁體產(chǎn)生的磁場。
背景技術(shù)：
當(dāng)然在故障情況下磁場減弱的電流不再能保持。取決于故障的類型可能隨后產(chǎn)生不允許的轉(zhuǎn)矩，也就是制動(dòng)力矩，和不允許的電壓，它們是必須能自我控制的。在工業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置中，制動(dòng)力矩在故障情況下通常沒有什么問題，這是因?yàn)榭偸窍Ｍ斜M可能最好和快速的制動(dòng)。所謂的電樞短路制動(dòng)本身已知用于制動(dòng)電動(dòng)機(jī)。這種制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)不再能夠進(jìn) 行(另外的)電制動(dòng)時(shí)才被加以考慮，這是因?yàn)樗鸬亩搪樊a(chǎn)生了短時(shí)間的高電流。對(duì)于電樞短路制動(dòng)來說(或者簡稱為電樞短路)，在故障情況下接通逆變器的三個(gè)上方的或者三個(gè)下方的晶體管(IGBTs)。電動(dòng)機(jī)的定子繞組被短路，從而電流能夠在它們之間流動(dòng)。轉(zhuǎn)子因此被停住。在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍上都得出一個(gè)制動(dòng)力矩，它在典型的電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中恰恰還是可以接受的。當(dāng)然，一種IBGT模塊或者一種設(shè)計(jì)用于控制該模塊的控制線路發(fā)生失效，從而不再能實(shí)現(xiàn)電樞短路的概率是比較高的，至少如此地高，以至于因此不能滿足安全性的要求。當(dāng)IGBT模塊里有故障時(shí)，可以從所有可以想象的故障出發(fā)，考慮到模塊所包括的
晶體管和空程二極管。如果例如既不能接通下方的、又不能接通上方的晶體管，那么就產(chǎn)生如下問題電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)力(EMK)通常在高轉(zhuǎn)速時(shí)，在取消去磁電流之后和在電動(dòng)機(jī)連接打開時(shí)，相比于額定電壓可能要升高一些系數(shù)。這雖然通過如下方法來阻止定子電壓通過空程二極管夾到電池電壓上,但是由此作為例外的情況產(chǎn)生一種高的反饋電流到電池里,這個(gè)電流產(chǎn)生一種高的不允許的制動(dòng)力矩。一旦轉(zhuǎn)速降低到使得整流過的EMK低于電池電壓，那么制動(dòng)力矩變成零。如果一方面晶體管不再能接通用于電樞短路，并且另一方面空程二極管不再導(dǎo)通的話，那么作為另外的例外情況在電動(dòng)機(jī)接線上或者說在逆變器的輸出端上產(chǎn)生很高的電壓。該電壓可能導(dǎo)致破壞逆變器和/或電動(dòng)機(jī)，而且還導(dǎo)致電弧而引起著火，并且逆變器和電動(dòng)機(jī)不能可靠地電隔離
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，由開頭簡述的問題出發(fā)，提出一種方法和/或一種裝置，利用它們可以足夠安全地控制上述的故障。該目的的一個(gè)特殊方面在于提出適合用在電動(dòng)車輛里或者與其一起使用的、一種這樣的方法和/或一種這樣的裝置。該目的根據(jù)本發(fā)明利用權(quán)利要求I所述的特征(裝置)以及利用權(quán)利要求3所述的特征(裝置)，以及另外利用權(quán)利要求4和5所述的特征(方法)來實(shí)現(xiàn)。為此首先在一種用于電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置有在中間電路中并聯(lián)于中間電路電容并且能由觀察器激活的晶閘管，該觀察器由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所包括或者配屬于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有用于電池的連接裝置；逆變器；位于逆變器的輸入側(cè)上的中間電路；以及在逆變器的輸出側(cè)上的用于電動(dòng)機(jī)的連接裝置?？商鎿Q或者附加地設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括在逆變器的輸出側(cè)上的并且并聯(lián)于連接的或者能連接的電動(dòng)機(jī)的整流器，以及在整流器的輸出側(cè)上包括晶閘管，該晶閘管能由觀察器激活，該觀察器由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所包括或者配屬于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。以下為了區(qū)分起見，將設(shè)置在中間電路中的晶閘管稱為第一晶閘管，并將設(shè)置在整流器的輸出側(cè)上的晶閘管稱為第二晶閘管。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以可替換地或者累積地一方 面添加第一晶閘管和另一方面添加整流器和第二晶閘管之后，說明書也就涉及一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并不包括第一晶閘管，而只包括整流器和第二晶閘管，或者只包括第一晶閘管而不包括具有第二晶閘管的整流器。在權(quán)利要求I中所述的發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于利用第一晶閘管在中間電路中可以控制一種情況，在該情況下會(huì)造成不受歡迎的反饋到電池里。然后預(yù)定了第一晶閘管的激活，而其所謂的點(diǎn)火在中間電路里，并通過由逆變器以本身已知的形式所包括的空程二極管引起電樞短路。在根據(jù)權(quán)利要求3的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的附加的或者可替換的實(shí)施方式中，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于利用整流器和第二晶閘管可以控制逆變器的輸出端上的過電壓。在逆變器的輸出端上的這種過電壓可能在以下情況時(shí)出現(xiàn)逆變器的空程二極管不再導(dǎo)通，或者其晶體管不再能接通。在設(shè)計(jì)用于連接電動(dòng)機(jī)的接線端子上，或者(電相同地或者至少基本相同地)在逆變器的輸出端子上，也就是平行于連接于驅(qū)動(dòng)控制單元上的電動(dòng)機(jī)上，作為逆變器連接有尤其是六脈沖的整流器，并通過其輸出側(cè)連接有第二晶閘管。在激活第二晶閘管時(shí)，通過整流器的二極管產(chǎn)生電樞短路。本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的主題。應(yīng)用的回引通過各自從屬權(quán)利要求的特征，指出了獨(dú)立權(quán)利要求的主題的其它設(shè)計(jì)方案；它們并不能理解為放棄實(shí)現(xiàn)一種對(duì)于引用的從屬權(quán)利要求的特征組合的獨(dú)立的保護(hù)。此外鑒于對(duì)權(quán)利要求的解釋，在后續(xù)的權(quán)利要求中對(duì)特征進(jìn)行更進(jìn)一步具體化時(shí)，可以由此出發(fā)在各自前面的權(quán)利要求中不存在這種限制。如果驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電池和中間電路之間具有一種電的保險(xiǎn)裝置，其中保險(xiǎn)裝置和第一晶閘管在激活第一晶閘管時(shí)，就通過第一晶閘管(40)閉合的電路而言，與作為電源的電池串聯(lián)，電池的短路電流在保險(xiǎn)裝置和第一晶閘管上流動(dòng)，第一晶閘管在最短時(shí)間內(nèi)觸發(fā)保險(xiǎn)裝置，并且因此將逆變器連同中間電路與電池實(shí)現(xiàn)電隔離。這種電隔離也保護(hù)了第一晶閘管，防止由于短路電流弓I起破壞。第一或者第二晶閘管分別通過觀察器來觸發(fā)，如果存在有某一種例外情況的話，則這種情況應(yīng)該通過激活相應(yīng)的晶閘管來控制。為了激活第一晶閘管，觀察器連續(xù)地或者規(guī)律性地，優(yōu)選在等距的時(shí)刻進(jìn)行比較，即中間電路電壓υ_ζκ或者中間電路電壓的值是否超過預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值。為此觀察器包括比較器的功能(或者以硬件，固件，或者軟件)；和用于將中間電路電壓υ_ζκ的值和閾值輸送至比較器的裝置；以及用于根據(jù)由比較器實(shí)施的比較結(jié)果繼續(xù)輸送和輸出信號(hào)的裝置。附加地或者可替換地，觀察器基于所測量的電流和電壓計(jì)算出轉(zhuǎn)矩，并將其與額定值比較。如果偏差超出下閾或者上閾，那么同樣也實(shí)施晶閘管的點(diǎn)火。為了激活第二晶閘管設(shè)計(jì)了一種對(duì)應(yīng)的方法，并且在這里進(jìn)行比較(與前面敘述協(xié)調(diào)一致)，即逆變器的輸出電壓的值是否超過預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值。如果觀察器除了激活 第一晶閘管，或者除了激活第二晶閘管之外，尤其是在耗費(fèi)預(yù)定的或者能預(yù)定的等候時(shí)間之后，還激活逆變器的三個(gè)下方的晶體管或者激活逆變器的三個(gè)上方的晶體管或者一起激活下方的和上方的晶體管，那么按此方式引起的電樞短路導(dǎo)致了 前面點(diǎn)火的晶閘管又被熄滅。根據(jù)晶閘管和晶體管的導(dǎo)通特性曲線的不同，可能必要的是例如通過與晶閘管串聯(lián)的二極管來實(shí)現(xiàn)，即在接通晶體管時(shí)，在晶閘管中的電流降到保持電流之下。被考慮為以后取消對(duì)逆變器的晶體管的激活的準(zhǔn)則的是通過觀察器來監(jiān)測，什么時(shí)候電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的值低于預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值。利用為此設(shè)計(jì)的軟件_、固件-或者硬件比較器可以通過觀察器產(chǎn)生電信號(hào)，用于取消逆變器的晶體管的激活，并且因此也就又取消了電樞短路。上面所述的目的也利用在這里和以下稱為觀察器的控制裝置來實(shí)現(xiàn)，該控制裝置用于監(jiān)測驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和用于激活由其包括的功率構(gòu)件，也就是晶體管和/或晶閘管，該裝置按照一種方法，如這里和隨后所說明地那樣工作，并為此包括有用于實(shí)施方法的部件?？紤]到這個(gè)方面，本發(fā)明優(yōu)選以軟件或者以固件，或者軟件和固件的組合來實(shí)施。因此本發(fā)明一方面也是計(jì)算機(jī)程序，具有通過計(jì)算機(jī)，也就是說例如觀察器的處理單元，按照微處理器或者ASICs的樣式可以實(shí)施的程序代碼語句；而另一方面也是一種具有這種計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)介質(zhì)；以及最后也是一種控制裝置或者一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它具有存儲(chǔ)器，其中加載了或者可以加載這種計(jì)算機(jī)程序，作為用于實(shí)施方法及其設(shè)計(jì)方案的手段。


以下按照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)敘述。相互對(duì)應(yīng)的對(duì)象或元件在所有附圖中都用相同的標(biāo)號(hào)表示。這個(gè)或者每個(gè)實(shí)施例并不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。而是在本發(fā)明里可以有大量的修改和變型，它們例如通過組合和變換，鑒于實(shí)現(xiàn)該目的而言可以從各個(gè)結(jié)合了一般的或者特殊的說明部分而說明的，以及在權(quán)利要求書中和/或附圖中包含的特征或要素或者方法步驟中提取，用于專業(yè)人員，并且通過可以組合的特征形成新的主題，或者形成新的方法步驟或者說方法步驟順序。圖中示出圖I示出一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；圖2和3示出在某些故障情況下/例外狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩曲線圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；以及圖5示出利用根據(jù)圖4所示的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩曲線圖。
具體實(shí)施例方式圖I示意性地簡化示出了用于其本身未示出的電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10包括電池12、尤其是高電壓電池，它通過第一和第二開關(guān)14，16和保險(xiǎn)裝置18連接于具有中間電路電容22的中間電路20。在中間電路20后面跟隨的是在這里和以下也稱為IGBT-模塊的逆變器24，并在該逆變器上三相連接有發(fā)動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī))26。設(shè)有行駛控制模塊28用于進(jìn)行行駛控制，該模塊生成轉(zhuǎn)矩額定值(m*)，并且繼續(xù)將其至少傳輸給驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置30，作為用于在那里執(zhí)行的調(diào)節(jié)的額定值。轉(zhuǎn)矩額定值可以直接或者間接地通過行駛控制模塊28、例如根據(jù)踏板(‘油門踏板’)的位置來形成，或者推導(dǎo)出。驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置30為調(diào)節(jié)過程而分析測量值、也就是中間電路電&U_ZK的、中間電路電流Ι_ζκ的和輸送到電動(dòng)機(jī)26的相電流i_R，i_S, i_T的測量值。可以有選擇地通過編碼器32還檢測到電動(dòng)機(jī)26的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速n，從而該轉(zhuǎn)速在一定條件下用作為其它的測量值。驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置根據(jù)預(yù)定的轉(zhuǎn)矩閾值m*和單個(gè)的或者所有測量值的瞬時(shí)值來控制逆變器24、也就是一個(gè)或多個(gè)由其所包括的并且分別與空程二極管34并聯(lián)的晶體管36。對(duì)于在說明序言里介紹的、已知的保險(xiǎn)措施來說，考慮用一種尤其是針對(duì)安全的轉(zhuǎn)矩觀察器38，這在以下因此也還只是簡稱為觀察器38。逆變器24的、也就是三個(gè)下方的和/或上方的晶體管36的控制可能例如實(shí)現(xiàn)開頭所述的電樞短路。
為此圖2示出了在電樞短路時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩/制動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖。可以見到由整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍里的最大轉(zhuǎn)速n_max出發(fā),得出制動(dòng)力矩,而且該制動(dòng)力矩在低轉(zhuǎn)速的方向上升高，并剛在電動(dòng)機(jī)26停機(jī)前(轉(zhuǎn)速零)達(dá)到最大值。圖3表示了在開頭同樣也說明過的反饋至電池12的情況時(shí)，轉(zhuǎn)速與制動(dòng)力矩的關(guān)系圖。這里在高轉(zhuǎn)速時(shí)，尤其也在最大轉(zhuǎn)速n_max時(shí)，就有高的制動(dòng)力矩，這個(gè)力矩在更低轉(zhuǎn)速的方向上消失。100%的表述在兩個(gè)附圖中(圖2和圖3)是指最大轉(zhuǎn)矩。圖4示出了一種基于圖I已經(jīng)表示出的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10的一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10，因此可以參見那里的說明，具有用于減少轉(zhuǎn)矩和限制電壓的裝置，它們分別在故障情況下被激活。由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10的系統(tǒng)參量值，也就是結(jié)合對(duì)圖I中顯示內(nèi)容的說明已經(jīng)敘述過的測量值，以及附加的、在三個(gè)給電動(dòng)機(jī)26饋電的相之間的各自電壓u_R，u_S, u_T而言的測量值，當(dāng)前轉(zhuǎn)速η的測量值和/或電動(dòng)機(jī)位置，以及當(dāng)前轉(zhuǎn)矩的可能有的測量值，可以利用觀察器38來監(jiān)測驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10的狀態(tài)、尤其是相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)系統(tǒng)10的故障情況或者狀態(tài)，由觀察器38作為控制裝置觸發(fā)相應(yīng)的行動(dòng)。為此設(shè)計(jì)的執(zhí)行元件首先是由系統(tǒng)10所包括的(見圖I)逆變器24，和然后是作為系統(tǒng)10的附加組成部分的第一電子開關(guān)、尤其是晶閘管(第一晶閘管40)，以及整流器42和第二電子開關(guān)，尤其是晶閘管(第二晶閘管44)。需要第一晶閘管40，以用于阻止不受歡迎的反饋至電池12里。需要整流器42和第二晶閘管44，以用于處理在逆變器24的輸出端上的過電壓。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10既包括有第一晶閘管40，也包括有整流器42和第二晶閘管44，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以控制兩種例外情況。然而原則上也可以考慮一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10，在該系統(tǒng)中，兩個(gè)上面所提到的例外情況之一的控制是足夠的或者重要的。就這方面來說一方面是第一晶閘管40和另一方面是整流器42和第二晶閘管44以及觀察器38的一種與其控制的對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)可以被看作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10的備選的、可替換的組成部分。以下繼續(xù)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10進(jìn)行說明，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)既包括第一晶閘管40，也包括整流器42和第二晶閘管44。第一和第二晶閘管40，44原則上分別也可以通過晶體管來代替。為了與逆變器24的晶體管36相區(qū)別，基于晶閘管40，44作為相應(yīng)的開關(guān)元件繼續(xù)進(jìn)行說明，其中“晶閘管”的概念分別是指“晶閘管或者晶體管”。第一晶閘管40在某些故障或者例外情況時(shí)，通過觀察器38被激活(點(diǎn)火)，確切地說如果在中間電路20里或者在逆變器24的輸入端上測到有過電壓的話，也就是說如果這種中間電路電壓U_ZK或者中間電路電壓的由觀察器38經(jīng)過處理的值超過預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值的話。通過接通一第晶閘管40，在中間電路20里通過逆變器24的空程二極管34產(chǎn)生一種電樞短路。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10的一種實(shí)施方式中，圖I和圖4所示的保險(xiǎn)裝置18可以接入來自電池12的輸入線路。利用這種保險(xiǎn)裝置18可以根據(jù)在激活第一晶閘管40時(shí)流動(dòng)的、電池12的短路電流，隨著保險(xiǎn)裝置18的動(dòng)作而使逆變器24與電池12電隔離。這避免了例如由于電池12的短路電流而損壞第一晶閘管40。如果在相應(yīng)的例外情況下逆變器24還能夠?qū)崿F(xiàn)功能的話，那么可以通過觀察器 38附加地使其三個(gè)下方的或者上方的晶體管36，或者所有晶體管36都接通。在激活下方的或者上方的晶體管36時(shí)，分別準(zhǔn)確地有附加的用于電樞短路的電線路。在激活所有晶體管36時(shí)有兩個(gè)附加的、用于電樞短路的冗余電線路。在此，有利的是利用電樞短路通過逆變器24使第一晶閘管40又熄滅，也就是斷開(保持電壓高于晶體管36的導(dǎo)通電壓；在一定條件下與第一晶閘管40串聯(lián)需要在圖4中已經(jīng)表示的附加二極管VI)。電樞短路則通過逆變器24的晶體管36保持住。一旦低于電動(dòng)機(jī)26的預(yù)定的或者能預(yù)定的轉(zhuǎn)速，也就是如果轉(zhuǎn)速或者這種轉(zhuǎn)速的值低于預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值，那么觀察器38又可以斷開晶體管36。這取消了電樞短路，而且在低轉(zhuǎn)速范圍里在其它情況下高的制動(dòng)力矩可以降至零，如同圖5在和圖2和圖3中顯示的相同的坐標(biāo)系統(tǒng)中所表不地那樣。在某些故障時(shí)或者例外情況時(shí)，通過觀察器38也使第二晶閘管44激活(點(diǎn)火)，確切地說，如果在逆變器24的輸出端之一上探測到過電壓的話，也就是說如果這種輸出電壓或者被觀察器38處理過的逆變器輸出電壓值超過預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值的話。通過接通第二晶閘管44，通過對(duì)應(yīng)于三相接線設(shè)計(jì)成六脈沖整流器的整流器42的晶體管，產(chǎn)生電樞短路。整流器42在逆變器24的輸出側(cè)上連接于設(shè)計(jì)在那里的電動(dòng)機(jī)接線端子上。對(duì)于連接于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10的電動(dòng)機(jī)26來說，電動(dòng)機(jī)26和整流器42并聯(lián)于逆變器24的輸出端上。第二晶閘管44在整流器42的輸出側(cè)上、也就是直流側(cè)上，連接于其輸出接線端子上。通過觀察器38在相應(yīng)的例外情況下所引起的或者可能引起的第二晶閘管44的點(diǎn)火引起了電樞短路，并且同時(shí)引起在逆變器24和電動(dòng)機(jī)26之間的電壓的短路。因此在高轉(zhuǎn)速時(shí)可靠地既阻止了危險(xiǎn)的高電壓，又阻止了危險(xiǎn)的高轉(zhuǎn)矩。以下所示的，附加地接通晶體管的方法只用于改善特性。如果晶體管不能再接通了，那么也就保證了安全性。這也意味著在相對(duì)復(fù)雜的晶體管的控制邏輯中并不導(dǎo)致安全性的損害。在第二晶閘管44激活時(shí)或剛剛在其激活之前應(yīng)該嘗試將逆變器24的還能接通的晶體管36斷開，以便阻止不需要的電流。在具有控制驅(qū)動(dòng)器的晶體管36的一種結(jié)構(gòu)形式中，隨著對(duì)相應(yīng)的集電極-發(fā)射極電壓(U_CE)的監(jiān)測，自動(dòng)地?cái)嚅_通電的、還能接通的晶體管36,如果晶閘管導(dǎo)通的話。
如果下方的或上方的晶體管36又可以接通，那么這里也可以通過接通下方的或上方的晶體管使晶閘管熄火。然后通過觀察器38可以使電樞短路又取消，如果低于電動(dòng)機(jī)26的預(yù)定的或者能預(yù)定的轉(zhuǎn)速的話，也就是說如果轉(zhuǎn)速或者這種轉(zhuǎn)速的值低于預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值的話。按此方式，如上面已經(jīng)對(duì)輸入側(cè)的保險(xiǎn)裝置所述的那樣，使得在低轉(zhuǎn)速范圍里在其它情況下高的制動(dòng)力矩降為零(圖5)。優(yōu)選地，在關(guān)閉晶體管36之前，也就是在取消電樞短路之前，使逆變器24與電池12電隔離。為此在一種結(jié)構(gòu)形式中設(shè)有開關(guān)14，16，作為電的或者電子的可以激活的開關(guān)，例如作為繼電器?；诜謩e確定的例外情況，也就是說例如基于在逆變器24的輸出側(cè)上的過電壓，間接或者直接地通過觀察器38使開關(guān)14，16之一或者兩個(gè)開關(guān)14，16激活。由于這個(gè)或者每個(gè)開關(guān)14，16不必在電流負(fù)載下斷開，因此就沒有特別的磨損。如果附加的所謂休眠故障通過所謂的強(qiáng)制動(dòng)態(tài)化，也就是故意地觸發(fā)單個(gè)的功率構(gòu)件來顯示，則驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10的可靠性還可以提高。在這方面的可能性在于通過如下方式來檢驗(yàn)第一晶閘管40 :總是在電動(dòng)車輛停下之后，將兩個(gè)開關(guān)14，16斷開，也就是使逆變器 24與電池12電隔離，然后使第一晶閘管40激活。中間電路電容22則通過第一晶閘管40放電，而在中間電路20里可以期望的電流是中間電路電容22的放電電流。如果實(shí)際的中間電路電流I_ZK超過或者低于期望的放電電流多于預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值，那么就得知了在第一晶閘管40的功能方面的故障。這種監(jiān)測可以通過觀察器38來實(shí)施。在觀察器38里為此存儲(chǔ)了期望的放電電流的值和所屬的閾值，利用這個(gè)值確定實(shí)際中間電路電流Ι_ΖΚ的哪些值還被相應(yīng)地看作為期望值。對(duì)整流器42和第二晶閘管44進(jìn)行測試的可能性在于在觀察器38的控制情況下，當(dāng)車輛停止時(shí)，通過逆變器24在所有六個(gè)開關(guān)組合里一前一后地輸出短的電壓脈沖，并且同時(shí)使第二晶閘管44點(diǎn)火。通過觀察器38通過對(duì)相應(yīng)的測量值進(jìn)行分析來檢查是否分別有電流i_R，i_S，i_T流動(dòng)，由此就可以測試在整流器42里和第二晶閘管44里的所有六個(gè)二極管。電壓脈沖必須是這樣短，以至于得出的電流不會(huì)太高。在一定條件下為了限制電流的升高，在圖4中設(shè)有已經(jīng)示出的二極管V2(有可能是二極管V2與小的扼流圈的串聯(lián))，其與第二晶閘管44串聯(lián)。電壓脈沖可以可替換地分別在晶閘管點(diǎn)火之前提供到電動(dòng)機(jī)上。只有在晶體管閉鎖之后，在相應(yīng)的電壓脈沖結(jié)束時(shí)，才使晶閘管點(diǎn)火。電流的衰減時(shí)間隨著成功地將晶閘管點(diǎn)火，而遠(yuǎn)長于在晶閘管沒有導(dǎo)通或者說在二極管有故障時(shí)的時(shí)間。因此同樣也可以測試整流器和晶閘管的所有二極管。這里所說明的各個(gè)重要的方面因此可以簡單地總結(jié)如下為了減少制動(dòng)力矩和/或?yàn)榱朔乐乖诠收锨闆r下的過電壓，除了逆變器24之外還使用了在中間電路20里的第一晶閘管40，和/或在逆變器24的輸出側(cè)上的第二晶閘管44以及整流器42。這些附加的執(zhí)行元件40，42，44和逆變器24通過尤其是針對(duì)安全的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視器(觀察器38)來控制。選擇哪些執(zhí)行元件24,40,42,44或者說哪些由其包括的開關(guān)元件36來控制,這由系統(tǒng)參量值，如電流(I_ZK，i_R, i_S, i_T),電壓(U_ZK，u_R, u_S, u_T)和/或電動(dòng)機(jī)26的位置或者轉(zhuǎn)速(m)等等導(dǎo)出?？傊?，這里所提出的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10可以實(shí)現(xiàn)一種多重冗余的電樞短路。此外，逆變器24在具有至少一個(gè)第一晶閘管40的實(shí)施形式中，可以至少在輸入側(cè)與電池12電隔離，而在一方面是具有第一晶閘管40和另一方面是具有整流器42和第二晶閘管44的實(shí)施方式中，在兩側(cè)與能量供給裝置(電池12，電動(dòng)機(jī)26)無接觸地電隔離。此外可以通過接通逆變器24的所有晶體管36，簡單地又使分別激活的晶閘管40，44熄滅。最后為了接入電池電壓，可以將正常情況下必要的開關(guān)14，16包括在安全性設(shè)計(jì)方案里，并且可以通過特別由觀察器38所實(shí)現(xiàn)的開關(guān)位置和控制方法來檢驗(yàn)與安全相關(guān)的功率構(gòu)件40，42，44的功倉泛?！?br> 權(quán)利要求
1.一種用于電動(dòng)機(jī)(26)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有用于電池(12)的連接裝置；逆變器(24);位于所述逆變器的輸入側(cè)上的中間電路(20);以及在所述逆變器的輸出側(cè)上的用于所述電動(dòng)機(jī)(26)的連接裝置，其特征在于第一晶閘管(40)，所述第一晶閘管在所述中間電路(20)中并聯(lián)于中間電路電容(22)并且能由觀察器(38)激活，所述觀察器由所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)所包括或者配屬于所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有位于所述電池(12)和所述中間電路(20)之間的保險(xiǎn)裝置(18)，其中，所述保險(xiǎn)裝置(18)和所述第一晶閘管(40)在激活所述第一晶閘管(40)時(shí)，就通過所述第一晶閘管(40)閉合的電路而言，與作為電源的所述電池(12)串聯(lián)。
3.一種用于電動(dòng)機(jī)(26)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有用于電池(12)的連接裝置；逆變器(24);位于所述逆變器的輸入側(cè)上的中間電路(20);以及在所述逆變器的輸出側(cè)上的用于所述電動(dòng)機(jī)(26)的連接裝置， -或者一種根據(jù)權(quán)利要求I或2中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 -在所述逆變器(24)的輸出側(cè)上的并且并聯(lián)于連接的或者能連接的所述電動(dòng)機(jī)(26)的整流器(42)，以及 -在所述整流器(42)的輸出側(cè)上的第二晶閘管(44)，所述第二晶閘管能由觀察器(38)激活，所述觀察器由所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)所包括或者配屬于所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)。
4.一種用于運(yùn)行根據(jù)權(quán)利要求I或2中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)的方法，其中，如果中間電路電壓的值超過預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值，則所述第一晶閘管(40)通過所述觀察器(38)激活。
5.一種用于運(yùn)行根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)的方法，其中，如果所述逆變器(24)的輸出電壓的值超過預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值，則所述第二晶閘管(44)通過所述觀察器(38)激活。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，所述觀察器(38)除了激活所述第一晶閘管(40 )之外，或者除了激活所述第二晶閘管(44 )之外，還激活所述逆變器(24 )的三個(gè)下方的晶體管(36 )或者激活所述逆變器(24 )的三個(gè)上方的晶體管(36 )或者一起激活所述下方的和上方的晶體管(36)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，如果所述電動(dòng)機(jī)(26)的轉(zhuǎn)速的值低于預(yù)定的或者能預(yù)定的閾值，則通過所述觀察器(38)取消對(duì)所述逆變器(24)的所述晶體管(36)的激活。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或者權(quán)利要求6或7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在取消對(duì)所述逆變器(24)的所述晶體管(36)的激活之前，尤其是通過所述觀察器(38)，尤其是通過斷開至少一個(gè)位于所述電池(12)和所述中間電路(20)之間的電的或者電子的開關(guān)(14，16)，使所述逆變器(24)與所述電池(12)電隔離。
9.一種用于測試根據(jù)權(quán)利要求I或2中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方法，其中，使變流器(24)與所述電池(12)電隔離，并且激活所述第一晶閘管(40)，并且其中，將通過所述觀察器(38)隨后得到的中間電路電流與期望的中間電路電流進(jìn)行比較。
10.一種用于測試根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方法，其中，通過所述觀察器(38)一方面激活所述第二晶閘管(44)，并且另一方面控制所述逆變器(24)用于輸出相互緊隨的短的電壓脈沖，并且其中，通過所述觀察器(38)在每個(gè)電壓脈沖期間或者在每個(gè)電壓脈沖之后監(jiān)測相應(yīng)的電壓脈沖是否產(chǎn)生電流。
11.一種具有程序編碼的計(jì)算機(jī)程序，如果所述計(jì)算機(jī)程序在觀察器(38)上實(shí)現(xiàn)為根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)的控制裝置，或者實(shí)現(xiàn)為用于所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)的控制裝置，則所述計(jì)算機(jī)程序用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一項(xiàng)所述的所有步驟。
12.—種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，具有能電子讀取的控制信號(hào)，所述控制信號(hào)能與觀察器(38)這樣共同作用，即實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述觀察器作為在根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)中的或者用于所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述觀察器(38)具有按照微處理器形式的處理單元并且包括存儲(chǔ)器，或者能在所述存儲(chǔ)器上存取，并且其中，在所述存儲(chǔ)器中加載了根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有逆變器(24)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)，和一種用于運(yùn)行這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)的方法，其中，逆變器(24)能在故障情況下在輸入側(cè)和/或輸出側(cè)電斷開，并且能實(shí)現(xiàn)一種多重冗余的電樞短路。
文檔編號(hào)B60L11/00GK102887076SQ201210246390
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者漢斯-喬治·克普肯, 京特·施韋西希 申請(qǐng)人:西門子公司