用于電驅(qū)動(dòng)單元的安全電路設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于電驅(qū)動(dòng)單元的安全電路設(shè)備，其中，所述電驅(qū)動(dòng)單元具有牽 引電池、與所述牽引電池并聯(lián)的中間回路電容和能通過所述牽引電池供給電能的電機(jī)。電 機(jī)具有多個(gè)相，這些相能通過可操控的、具有多個(gè)開關(guān)元件的逆變器與牽引電池連接。
【背景技術(shù)】
[0002] 如此構(gòu)造的電驅(qū)動(dòng)單元能夠以多種方式應(yīng)用。此外，所述電驅(qū)動(dòng)單元可以用作車 輛中的驅(qū)動(dòng)單元，其中，車輛可以構(gòu)成為混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛。在混合動(dòng)力車輛中，除 所述電機(jī)以外使用另一用于驅(qū)動(dòng)的機(jī)組、通常是內(nèi)燃機(jī)。然而，電動(dòng)車輛僅僅通過電機(jī)驅(qū) 動(dòng)。所使用的電機(jī)通常涉及為轉(zhuǎn)子電機(jī)，其中，可旋轉(zhuǎn)地支承的轉(zhuǎn)子被位置固定的定子所圍 繞。定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子通過所述磁場(chǎng)被帶動(dòng)。轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸技術(shù)上 有效地與車輛的驅(qū)動(dòng)軸連接。作為電機(jī)，可以使用同步電極、尤其是混合同步電機(jī)，其優(yōu)選 實(shí)施為永久激勵(lì)的同步電機(jī)?；旌贤诫姍C(jī)涉及永久激勵(lì)的同步電機(jī)，其附加地具有通過 相應(yīng)地選擇的轉(zhuǎn)子幾何形狀決定的、強(qiáng)烈影響的磁阻效應(yīng)，對(duì)于產(chǎn)生作用到轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩 而一同利用所述磁阻效應(yīng)。牽引電池涉及高壓存儲(chǔ)器，所述高壓存儲(chǔ)器可以具有如下電壓 水平，所述電壓水平可以處于絕對(duì)250至450伏特的數(shù)量級(jí)中。優(yōu)選地，牽引電池由鋰離子存 儲(chǔ)單元構(gòu)造。
[0003] 為了保證電驅(qū)動(dòng)單元的可靠利用，尤其當(dāng)電驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置在車輛中并且電機(jī)構(gòu)成 為永久激勵(lì)的同步電機(jī)時(shí)，可以規(guī)定不同的安全措施。
[0004] -方面確保，當(dāng)存在或出現(xiàn)確定的條件或在車輛的確定的運(yùn)行狀態(tài)中時(shí)通過中間 回路電容的放電可以降低在中間回路電容上存在的高壓。通過所述安全措施應(yīng)當(dāng)確保，例 如在車輛的靜止?fàn)顟B(tài)中中間回路電容是無電壓的并且因此在例如進(jìn)行保養(yǎng)工作時(shí)排除與 對(duì)人有潛在危險(xiǎn)的高壓的接觸。在車輛中設(shè)置有專門為實(shí)施所述安全措施而構(gòu)成的安全電 路設(shè)備。
[0005] 另一方面，也可以在電機(jī)方面設(shè)置安全措施，尤其當(dāng)涉及永久激勵(lì)的電機(jī)時(shí)。在永 久激勵(lì)的電機(jī)的情況下，在運(yùn)行時(shí)由于其構(gòu)造而發(fā)生：由于出現(xiàn)的在定子繞組和定子繞組 中的永磁體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而感生反向電壓。隨著轉(zhuǎn)速增大，磁極轉(zhuǎn)子電壓增大，直至其在 電機(jī)的運(yùn)行中處于通過牽引電池為電機(jī)提供的供給電壓的范圍內(nèi)。如果現(xiàn)在沒有電壓源與 中間回路電容連接并且因此沒有與中間回路連接，即由于任意原因牽引電池與中間回路電 容或中間回路的連接中斷，則在中間回路電容上可能存在磁極轉(zhuǎn)子電壓。這可能導(dǎo)致中間 回路電容和/或逆變器的組件、尤其開關(guān)元件的損壞。為了避免所述損壞，當(dāng)存在或出現(xiàn)確 定的條件時(shí)或者在確定的運(yùn)行狀態(tài)中、亦即尤其當(dāng)牽引電池沒有與中間回路電容連接時(shí)規(guī) 定:永久激勵(lì)的電機(jī)的各相通過相應(yīng)操控逆變器的開關(guān)元件而短接。在車輛中，對(duì)于所述安 全措施的實(shí)施也設(shè)置本身為此構(gòu)成的安全電路設(shè)備。
[0006] 不僅對(duì)于中間回路電容的放電，而且對(duì)于電機(jī)、尤其永久激勵(lì)的電機(jī)的各相的短 接，可以操控并且以相應(yīng)的供給電壓施加為此構(gòu)成的安全電路設(shè)備。特別地，所涉及所述方 面為，已知的安全電路設(shè)備還不是優(yōu)化的。因此，在車輛的確定的運(yùn)行狀態(tài)中、例如在由于 從外部對(duì)車輛的影響而對(duì)安全電路設(shè)備供給電能既不再能通過牽引電池也不再能通過起 動(dòng)器電池來進(jìn)行，則不保證安全電路設(shè)備的足夠的或時(shí)間上連續(xù)的供給，因此一方面將中 間回路電容放電到如下水平:在所述水平上在中間回路電容上出現(xiàn)對(duì)人不危險(xiǎn)的電壓，而 另一方面不確保永久激勵(lì)的電機(jī)的各相的持續(xù)短接。
[0007] 此外，對(duì)于已知的安全電路設(shè)備而言，也存在在對(duì)于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的安全措施需要的 構(gòu)件的數(shù)量方面并且因此隨之在對(duì)于構(gòu)造安全電路設(shè)備需要的結(jié)構(gòu)空間方面以及在安全 電路設(shè)備中出現(xiàn)的放熱（Wiirmeentwicklung )方面的改善需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)造一種改善的安全電路設(shè)備，其尤其當(dāng)以電能的供給既 不能通過牽引電池也不能通過起動(dòng)器電池進(jìn)行時(shí)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)將中間回路電容放電到出 現(xiàn)對(duì)人不危險(xiǎn)的電壓的水平上，而且能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)、尤其永久激勵(lì)的電機(jī)的各相的持續(xù)短 接。此外，應(yīng)當(dāng)在所需的電或電子構(gòu)件方面、在所需的結(jié)構(gòu)空間方面以及在其運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的 放熱方面改善或者優(yōu)化所述安全電路設(shè)備。也就是說，安全電路設(shè)備應(yīng)當(dāng)由盡可能少的構(gòu) 件來構(gòu)造、需要非常小的結(jié)構(gòu)空間并且在運(yùn)行中具有非常小的放熱。此外，用于所述安全電 路設(shè)備的制造成本應(yīng)當(dāng)是低的。
[0009] 所述任務(wù)通過開頭所述類型的安全電路設(shè)備來解決，其具有以下器件:放電電路， 其構(gòu)成為用于在其激活的運(yùn)行狀態(tài)中從中間回路電容取得可預(yù)定的放電電流;短接控制電 路，其構(gòu)成為用于在其激活的運(yùn)行狀態(tài)中通過操控開關(guān)元件的一部分短接電機(jī)的各相的至 少一部分;供給電壓電路，其構(gòu)成為用于從輸送給其的輸入電壓出發(fā)提供供給電壓，其中， 作為輸入電壓輸送在中間回路電容上存在的中間回路電壓;并且具有激活元件，其構(gòu)成為 用于當(dāng)出現(xiàn)接通條件時(shí)閉合激活路徑，以便通過提供供給電壓來激活放電電路和短接控制 電路。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的安全電路設(shè)備基于多個(gè)構(gòu)想。根據(jù)第一構(gòu)想，在根據(jù)本發(fā)明的安全 電路設(shè)備中設(shè)置有供給電路裝置，給所述供給電路裝置輸送在中間回路電容上存在的中間 回路電壓作為輸入電壓，以便可以從所述中間回路電壓出發(fā)提供供給電壓。因此，也保證給 安全電路設(shè)備供給電能，當(dāng)供給既不能通過牽引電池也不能通過起動(dòng)器電池（電壓水平例 如12伏特)進(jìn)行時(shí)，例如在供給線路的中斷的情況下。因此，在牽引電池和起動(dòng)器電池同時(shí) 失靈時(shí)也不僅能夠?qū)崿F(xiàn)使中間回路電容放電到出現(xiàn)對(duì)人沒有危險(xiǎn)的電壓的水平上而且能 夠?qū)崿F(xiàn)永久激勵(lì)的電機(jī)的各相的持續(xù)短接。
[0011]根據(jù)第二構(gòu)想，安全電路設(shè)備不僅包含放電電路而且包含短接控制電路。因此，可 以利用出現(xiàn)的協(xié)同作用，這例如引起一方面對(duì)于實(shí)現(xiàn)放電功能所需的并且另一方面對(duì)于實(shí) 現(xiàn)短接功能所需的構(gòu)件的減少。同樣，通過將兩個(gè)功能整合到一個(gè)電路裝置中來降低對(duì)于 構(gòu)造電路設(shè)備所需的結(jié)構(gòu)空間，即減小對(duì)于安置電路設(shè)備所需的電路板或印刷電路板的大 小。印制電路板并且因此安全電路設(shè)備可以顯著更緊湊地實(shí)現(xiàn)。在此還涉及高壓電阻、功率 晶體管并且涉及二極管的構(gòu)件的數(shù)量的降低此外還具有積極的副效應(yīng):在承載電路設(shè)備的 電路板上的放熱并且因此到電路板中的熱輸入更小。此外，由于更小數(shù)量的構(gòu)件和更低的 結(jié)構(gòu)空間需求整體上降低了制造成本。
[0012] 根據(jù)第三構(gòu)想，利用根據(jù)本發(fā)明的安全電路設(shè)備可以進(jìn)行組合，即同時(shí)一方面使 電機(jī)的各相短接而另一方面使中間電路電容并且因此使中間電路放電。因此，能夠以小的 耗費(fèi)并且以高的可靠性實(shí)現(xiàn)對(duì)于電驅(qū)動(dòng)單元的最大程度的安全性。因此，同時(shí)能夠使直流 電壓中間回路放電并且使旋轉(zhuǎn)場(chǎng)電機(jī)的所有端子短接。這尤其通過以下方式實(shí)現(xiàn)，即，激活 元件一方面將供給電壓電路而另一方面將放電電路以及短接控制電路通過激活路徑技術(shù) 上有效地相互連接。
[0013] 因此，完全解決上述任務(wù)。
[0014] 在闡述根據(jù)本發(fā)明的安全電路設(shè)備的其他有利構(gòu)造形式之前，在此要提及，對(duì)永 久激勵(lì)的電機(jī)的以上進(jìn)行的參考不具有局限性的效應(yīng)。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的安全電路設(shè)備 也可用于其他方式構(gòu)造的電機(jī)。
[0015] 有利地，放電電路構(gòu)成為可控制的，從而能夠出現(xiàn)從中間回路電容取得的放電電 流。
[0016] 優(yōu)選地，短接控制電路構(gòu)造用于在其激活的運(yùn)行狀態(tài)中通過操控開關(guān)元件使電機(jī) 的所有相短接。通過所述措施實(shí)現(xiàn)最大程度的安全性。