本發(fā)明從一種電裝置出發(fā)，

其中，該電裝置具有高壓電池和多個電的使用裝置，

其中，使用裝置與所述高壓電池通過主開關和連接在下游的支持電容器連接，

其中，在電裝置的正常運行中，主開關閉合，從而使用裝置根據需求由所述高壓電池供應電能，

其中，電裝置具有連接在支持電容器上的放電電路，

其中，放電電路具有帶有歐姆放電電阻的放電路徑，

其中，在正常運行中，在所述放電電阻中沒有電流流動，

其中，通過斷開主開關，從正常運行過渡到特別運行中，

其中，在過渡時，放電路徑被導電地接通并且由此在支持電容器中存儲的電能由放電電阻轉換成熱能。

背景技術：

在高壓電池的情況中，通常在高壓電池后面還連接支持電容器，其能夠接收短時的電流峰值。在正常運行中，高壓電池通過主開關連接到使用裝置上，從而該使用裝置通過高壓電池供電。在故障的情況中實現(xiàn)了高壓電池與使用裝置的斷開。為了產生電壓和接觸安全性在此進一步需要的是，支撐電容器也被放電。該放電由此實現(xiàn)，即放電路徑被導電地接通并且由此將在支持電容器中存儲的電能轉換成熱能。

在現(xiàn)有技術中，為了使支持電容器進行放電，放電電阻被直接連接在放電電阻上。該放電過程在相對短的時間內(幾秒)實現(xiàn)。電流曲線跟隨呈指數下降的曲線。在支持電容器放電后，在其能夠再次接通高壓電池之前，必須等待相對長的時間(大約1分鐘)。然而另外的情況可能是，如果高壓電池必須再一次與使用裝置斷開時，電阻被熱過載。該電阻不僅必須針對出現(xiàn)的最大電壓(多數超過100V)也要針對高的功率峰值來設計。此外，在放電電阻中產生的熱量的排導也是困難的，因為放電電阻到冷卻體和殼體上的連接僅僅允許通過電絕緣體實現(xiàn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供可能性，通過該可能性能夠克服現(xiàn)有技術中的缺陷。

該目的通過一種電裝置實現(xiàn)。

根據本發(fā)明，開頭所述類型的電裝置由此設計，即

放電電路除了放電電阻之外還具有電壓轉換器，該電壓轉換器在輸入側與支持電容器的高壓側連接并且在輸出側與放電路徑連接，

電壓轉換器具有第一半導體開關、二極管和電感器，并且

第一半導體開關為了支持電容器的放電而被脈沖地控制，使得在放電路徑處產生的電輸出電壓恒定地具有一個額定值，只要在支持電容器處產生的電容器電壓處于額定值之上。

在簡單的情況中，電壓轉換器設計成電不隔離的電壓轉換器。在這種情況中，放電電阻經過降壓變壓器與支持電容器的高壓側電連接。已經通過該布線技術上非常簡單的設計方案實現(xiàn)的是，即電阻不再必須針對高壓電池的全部電壓和通過電壓與放電電阻值的商確定的電流而設計。更多的是，放電電阻現(xiàn)在還必須根據輸出電壓的額定值和通過額定值與放電電阻的電阻值的商確定的電流來設計。電壓轉換器例如可以設計成降壓變壓器或者設計成截止變壓器。其他的設計方案也是可以的。

優(yōu)選的是，電壓轉換器設計成電隔離的電壓轉換器。在該種情況中，電壓轉換器的電感器設計成變壓器。放電電阻由此通過變壓器與支持電容器的高壓側電隔離。通過該設計方案附加地實現(xiàn)，即電阻與支持電容器的高壓側隔離，從而不會出現(xiàn)電阻與例如電裝置的殼體的電絕緣或者該電絕緣可以被至少明確地降低。由此能夠極大地改善放電電阻到冷卻體或者電裝置的殼體上的熱耦合。電壓轉換器例如可以設計成截止變壓器、正向變壓器或者Sepic變壓器。其他的設計方案也是可以的。

以上闡述的電壓轉換器的設計方案從一開始就對應于通常已知的電路電源件。這不僅適用于電隔離的設計方案而且也適用于電不隔離的設計方案。

在一個特別有利的設計方案中，放電路徑具有與放電電阻串聯(lián)連接的第二半導體開關。在該種情況中，第二半導體開關的控制輸出端不僅在正常運行中而且在特別運行中都被提供控制信號?？刂菩盘栐谡＿\行中起到鎖止第二半導體開關的作用。控制信號在特別運行時起到這樣的作用，即經過放電電阻流動的電流具有通過控制信號確定的值。由此可以實現(xiàn)，即電壓轉換器持久地也就是不僅在正常運行中而且在特別運行中被運行。在放電路徑中的電流在該種情況中通過第二半導體開關的控制信號調節(jié)。該設計方案原理上已經能夠聯(lián)系到將電壓轉換器設計成電不隔離的電壓轉換器時實現(xiàn)。特別有利的是，該設計方案然后在聯(lián)系到將電壓轉換器設計成電隔離的電壓轉換器時實現(xiàn)。

基于該情況，即在正常運行中在放電路徑中的電流通過第二半導體開關的控制信號抑制時，至少一個使用裝置能夠在正常運行中通過電壓轉換器提供電能。另外說明的是：放電電路在特別運行中能夠連接在電壓轉換器上，其為了運行至少一個使用裝置在正常運行中無論如何都是需要的。放電電路在電壓轉換器上的連接優(yōu)選地通過設計成斷開器的開關上，其在其能量供給消失時閉合(至少一個)觸點并且由此將放電電路連接在電壓轉換器上。

通常產生這樣的要求，在過渡到特別運行中時，在支持電容器上產生的電容器電壓在預定的放電時間內被消減。用于特別運行的控制信號能夠預先地這樣確定，即其不取決于該電壓的具體的值而持續(xù)地實現(xiàn)。然而，在本發(fā)明的該特別優(yōu)選的設計方案中，在斷開主開關時在支持電容器上產生的電容器電壓被檢測，并且取決于在斷開主開關時在支持電容器上產生的電容器電壓確定用于特別運行的控制信號。通過該設計方案，對于在高壓電池的實際電壓在其額定電壓之下的情況下，尤其可以降低電阻的熱負載。

在向特別運行過渡時，使用裝置能夠與支持電容器保持連接。然而優(yōu)選的是，該使用裝置在向特別運行過渡時與支持電容器分開。

附圖說明

本發(fā)明的上面描述的特征，特征和優(yōu)點以及方式和方法如以實現(xiàn)的那樣在聯(lián)系到對實施例的接下來的描述而變得清晰和明確，這些實施例聯(lián)系圖示來進一步說明。在此在示意性的圖示中示出：

圖1是電裝置，

圖2是放電電路的可能的設計方案，

圖3是放電電路的另外可能的設計方案，

圖4是放電路徑的可能的設計方案，

圖5是圖2的放電電路的修改方案以及

圖6是圖3的放電電路的修改方案。

具體實施方式

根據圖1，通常以標號1標識的電裝置具有高壓電池2和多個電的使用裝置3。電布置1例如可以是電動車輛的電系統(tǒng)。高壓電池2通常具有三位數電壓范圍中的運行電壓U0，例如直至500V。使用裝置3例如可以是變流器單元、用于變流器單元的控制單元和其他用戶。

電使用裝置3與高壓電池2通過主開關4和支持電容器5連接。支持電容器5連接在主開關4的下游。主開關4也就是如果必要的話不僅僅將使用裝置3，而且也將支持電容器5與高壓電池2斷開。通常，主開關4是閉合的。由此，使用裝置3根據需求從高壓電池2獲得電能。該運行狀態(tài)在接下來稱為電裝置1的正常運行。在確定的狀況中，主開關4是斷開的。該運行狀態(tài)在接下來被稱為電裝置1的特別運行。當電裝置1的使用者通過相應的輸入對其進行要求時或者在電裝置1內部出現(xiàn)錯誤時，例如可以假設特別運行。

在從正常運行向特別運行過渡時，支持電容器5首先具有高壓電池2的實際運行電壓U0作為電容器電壓UK。使用裝置3由此首先處于該電壓下。該電壓出于接觸安全性的原因必須快速和可靠地消減。為此目的，電裝置1具有放電電路6，其連接在支持電容器5上。放電電路6具有帶有歐姆電阻8的放電路徑7。

在正常運行中(也許在正常運行開始的短的間空間例外)，在放電電阻8中沒有電流流動。然而，當通過主開關4的斷開而從正常運行過渡到特別運行中時，放電路徑7被導電地接通。在支持電容器5上存儲的電荷(電荷在其自身方面對電容器電壓產生作用)由此通過放電電阻8得以消減。在支持電容器5中存儲的電能由此由放電電阻8轉換成熱能。

根據圖2和3，放電電路除了放電電阻8之外還具有電壓轉換器9。該電壓轉換器9在輸入側與支持電容器5的高壓側連接。在輸出側，電壓轉換器9與放電電路7連接。電壓轉換器9相應于在圖2和3中示出的圖示具有第一半導體開關10、二極管13和電感器11。通常，電壓轉化器9還具有在輸出側的電容器14。第一半導體開關10-只要應該使支持電容器5放電-為了使支持電容器5放電而由控制電路12脈沖地控制?？刂齐娐?2通常是電壓轉換器9的組成部分。該脈沖控制是這樣的，即在放電電路7上產生的電壓轉換器9的輸出電壓U1恒定地具有一個額定值。這只要在支持電容器5上產生的電容器電壓UK位于該額定值之上就適用于。額定值的數值可以例如(相對低)為高壓電池2的(名義上的)運行電壓U0的2-25％或者(絕對的)為10-120V。

在根據圖2的電壓轉換器9的設計方案中，電壓轉換器9設計成電不隔離的電壓轉換器。放電電阻8因此通過電壓轉換器9與支持電容器5的高壓側電連接。

根據圖2，電壓轉換器9設計成降壓變壓器。然而，其可以可替換地設計成截止變壓器。在該種情況中，電感器11和二極管13的布置相對于在圖2中的圖示進行交換。其他的設計方案也是可以的。

此外，圖2示出了兩個可能的設計方案，通過二者能夠實現(xiàn)將電壓轉換器9的輸出電壓U1保持恒定。一方面，通過電壓傳感器15能夠直接檢測到輸出電壓U1并且提供給控制電路12。另一方面，通過電流傳感器16可以檢測到經過放電電阻8流動的電流I并且提供給控制電路12。在這兩種情況中，控制電路12-例如可以基于脈寬調制-對第一半導體開關10的驅控進行引動(nachführen)，從而將輸出電壓U1保持在其額定值上。這兩個可能性可替換地實現(xiàn)。它們因此在圖2中僅虛線地實現(xiàn)。該額定值可以在根據圖2的設計方案中示例性地在大約40-80V。然而其也可以是其他的值。

根據圖3的電壓轉換器9的設計方案中，電壓轉換器9設計成電隔離的電壓轉換器。電壓轉換器9的電感器11在該中情況中設計成變壓器。通過該變壓器，放電電阻8因此與支持電容器5的高壓側電隔離。在根據圖3的設計方案中，也存在二極管13和通常還有電容器14。它們因此在圖3中一起標出。

類似于圖2中的設計方案，在根據圖3的設計方案中，電壓轉換器9的輸出電壓U1由此保持恒定，即通過電壓傳感器15直接檢測輸出電壓U1并且提供給控制電路12。可替換的是，通過電流傳感器16檢測經過放電電阻8流動的電流I并且提供給控制電路12。如在圖2中那樣，在兩種情況中，控制電路12能夠對第一半導體開關10的驅控進行引導，從而將輸出電壓U1保持在其額定值上。在圖3中，兩種可能性也可替換地實現(xiàn)。它們因此也在圖3中僅僅虛線地示出。在根據圖3的設計方案中的額定值的數值可以例如為大約12-20V。然而，也可以為另外的值。然而優(yōu)選地，額定值的數值最大為60V或者甚至在其之下，尤其是最大30V或者甚至在其之下。

通過控制電路12對半導體開關10的驅控在根據圖3的設計方案的框架中同樣電隔離地實現(xiàn)。例如，為此目的在第一半導體開關10和控制電路12之間可以布置光電耦合器。相對對第一半導體開關10的電隔離的驅控來說可替換地或者可選的是，信號從電壓傳感器15或者從電流傳感器16至控制電路12的引導電隔離地實現(xiàn)。

在最簡單的情況中，放電路徑7僅僅包括放電電阻8(并且當然還有所屬的導電的線路)。在優(yōu)選的、后續(xù)聯(lián)系到圖4闡述的設計方案中，放電路徑7除了放電電阻8之外還具有第二半導體開關17，其與放電電阻8串聯(lián)連接。半導體開關17可以例如設計成晶體管，特別設計成電壓控制的晶體管(IGBT，MOSFET,…)。在該種情況中，-例如通過操作放大器18-由另外的控制電路19提供控制信號S給第二半導體開關17的控制輸入端。因此必要的是，此外在操作放大器18的下游可以連接一個電流放大器?？刂菩盘朣不僅在正常運行中而且在特別運行中都被提供給控制輸入端。然而控制信號S在正常運行時的值與在特別運行時的值不同。

控制信號S在正常運行中起到鎖止第二半導體開關17的作用。在電壓控制的半導體開關的情況中，控制信號S可以例如具有0V的值?？刂菩盘朣在特別運行時起到這樣的作用，即經過放電電阻8流動的電流I具有通過控制信號S確定的值。例如，控制信號S可以在電壓控制的半導體開關17的情況中具有確定的電壓值Uref。通過將Shunt電阻20連接在第二半導體開關17的下游，電壓值Uref聯(lián)系Shunt電阻20的電阻值確定經過放電電阻8流動的電流I。

上面聯(lián)系到圖4描述的放電路徑7的設計方案能夠根據圖5聯(lián)系到電壓轉換器9的設計方案作為電不隔離的電壓轉換器實現(xiàn)。然而其同樣可以根據圖6聯(lián)系到電壓轉換器9的設計方案作為電隔離的電壓轉換器實現(xiàn)。圖4的設計方案尤其提供了在圖5和6中示出的優(yōu)點，即在正常運行中至少一個使用裝置3能夠通過電壓轉換器9供給電能。這尤其在該使用裝置3是用于變流器單元的控制電路時是適合的。

在斷開主開關4時可以檢測在支持電容器5上產生的電容器電壓UK并且提供給另外的控制電路19。在該種情況中，根據在該時間點在支持電容器5上產生的電容器電壓UK，另外的控制電路19例如可以確定參考電壓Uref的值-進而用于特別運行的控制信號S-。

在從正常運行向特別運行過渡時，使用裝置3能夠與支持電容器5保持連接?？商鎿Q的是，相應于在圖1中的圖示，放電電路7的下游布置有另外的開關21，通過該開關，該使用裝置3在從正常運行向特別運行過渡時與支持電容器5分開。開關21在圖5和6中并未示出。然而，其也可以在該設計方案中存在。

因此，綜上本發(fā)明涉及以下內容：

電裝置1具有高壓電池2和多個電的使用裝置3。使用裝置3與高壓電池2通過主開關4和連接在下游的支持電容器5連接。在正常運行中，主開關4閉合，并且使用裝置3根據需求由高壓電池2供應電能。電裝置1具有連接在支持電容器5上的放電電路6，其具有帶有歐姆放電電阻8的放電路徑7。在正常運行中，在放電電阻8中沒有電流I流動。通過斷開主開關4，從正常運行過渡到特別運行中。在過渡時，放電路徑7被導電地接通并且由此在支持電容器5中存儲的電能由放電電阻8轉換成熱能。此外，放電電路6在支持電容器5的高壓側和放電電路7之間具有電壓轉換器9，其具有第一半導體開關10、二極管13和電感器11。第一半導體開關10為了支持電容器5的放電而被脈沖地控制，使得在放電路徑7處產生的電輸出電壓U1恒定地具有一個額定值，只要在支持電容器5處產生的電容器電壓UK處于該額定值之上。

本發(fā)明具有許多優(yōu)點。尤其是在放電電阻8中下降的熱功率在時間上是恒定的。此外，放電電阻8不必針對高壓電池2的全部運行電壓而設計。尤其是，放電電阻8也必須對于持續(xù)運行來說僅僅根據電壓轉換器9的輸出電壓來設計。必需的放電時間可以通過放電電路6的設計根據需求有針對性地調節(jié)。放電電阻8到冷卻體或者在殼體上的熱連接是可能的。基于無論如何用于對至少一個使用裝置3進行能量供給的電壓轉換器9的應用，不需要附加的組件。通過在過壓時和在低壓時斷開電壓轉換器9，放電電路6自身保護。

盡管本發(fā)明在細節(jié)上通過優(yōu)選的實施例進一步描述和說明，但是本發(fā)明并不通過公開的實例來限制并且本領域技術人員能夠由此推導出另外的變體方案，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。