本发明专利技术提出一种用于给高伏特车载电网（3）的中间回路电容（2）预充电的电路装置（1）。该电路装置（1）包括：‑线性调节器（4），‑转换器（5），‑驱动级（6）和‑高伏特MOSFET（7），其中‑所述线性调节器（4）被设立用于将12V电池组电压降低到更低的电压上，‑所述转换器（5）被设立用于将用于控制所述驱动级（6）的较低电压的能量转换到提高的电压上并且进行直流分离，并且‑所述驱动级（6）被设立用于控制所述高伏特MOSFET（7）来开关所述中间回路电容（2）。
【技术实现步骤摘要】
给高伏特车载电网的中间回路电容预充电的电路装置
本专利技术涉及一种用于给高伏特车载电网的中间回路电容预充电的电路装置。本专利技术特别是涉及一种利用少量连接端就够用的电路装置，借助该电路装置可以减小被用于给中间回路电容充电的高伏特MOSFET的开关时间。
技术介绍
个人私车交通的电气化当前急剧向前推进。为了生成所需的功率（在12V的情况下需要很高的电流，这将需要具有实际上不合理的横截面的铜电缆），通常使用相对于12伏特车载电网显著提高的电压水平（例如400伏特）。中间回路电容在储能器（例如燃料电池）与一个或多个用作牵引电机的电动机之间居间协调能量。牵引电机通常三相地实施。如果高伏特车载电网运行，则首先闭合接地侧的接触器，中间回路电容借助被限制的电流充电到大约99%并且随后才闭合正的接触器。通过该方式可以减小或避免正的接触器的磨损和损耗以及功能损害。对于中间回路电容的预充电，通常使用高伏特MOSFET。为了在高伏特MOSFET内也少地保持损耗和生热，高伏特MOSFET必须非常快速地建立具有尽可能小的电阻的电连接。在600纳秒以下的开关时间是期望的。此外，用于预充电的模块必须提供高伏特侧和信息车载电网之间的直流绝缘。通常使用的高伏特MOSFET的主要任务在于，引导并且开关预充电电流。为了在切断预充电电流之后尽可能快地进入安全状态，必须尽可能快地实施切断过程。US2015/0256014A1公开了一种用于开关高伏特车载电网的预充电电流的电路装置。在电池组控制设备中首先闭合接地接触器，然后闭合用于控制高伏特MOSFET的具有绝缘栅的晶体管，以便将中间回路电容充电到99%上。在此，通过外部预充电电阻限制预充电电流。随后闭合正的电池组接触器。
技术实现思路
本专利技术的任务是可以快速闭合和断开用于给中间回路电容预充电的高伏特MOSFET。在此，优选应该需要仅仅一个控制信号，该控制信号控制能量传输并且激活/去激活高伏特MOSFET。此外必须保证信息车载电网电压和高伏特车载电网电压之间的直流绝缘。高伏特MOSFET的接通（用于高伏特MOSFET的接通过程的时间）应该在若干纳秒内，切断（即在去激活微控制器和实际断开高伏特MOSFET之间的时间）在若干微秒内进行。快速接通指的是栅源电容尽可能快地放电—即能量准备好用于高伏特MOSFET。切断指的是在去激活控制信号/PWM信号之后驱动级中的能量尽可能快地降低，MOSFET断开并且因此达到安全状态。前述任务根据本专利技术通过用于给高伏特车载电网的中间回路电容预充电的电路装置来解决。该电路装置可以被设置和设计用于在可电驱动的推进工具中使用。该电路装置包括线性调节器，该线性调节器被设立用于将通常（低的）高度的车载电网电压降低到还更低的电压上。例如可以将12伏特直流电压降低到7伏特直流电压上。转换器被设立用于将较低电压的能量转换到提高的电压上并且给与高伏特MOSFET电连接的第一和第二电路组件供电。稍后更详细地探讨这两个电路组件。转换器可以包括一个或多个变压器，然后至少多个次级绕组。因此，转换器可以引起有效的电压提高。第一电路组件和第二电路组件可以是驱动级的组成部分，该驱动级在次级侧与转换器电连接。驱动级被设立用于控制高伏特MOSFET来开关（接通/切断）中间回路电容。高伏特MOSFET就其而言被设立用于在闭合接地侧的接触器之后给中间回路电容预充电（例如充电到大约99%）。线性调节器提供更低的电压，该电压即使在受干扰的车载电网的情况下也稳定地保持并且因此给转换器馈电，该转换器又通过脉宽调制（PWM）信号来控制。通过该方式提出一种用于给中间回路电容充电的有效拓扑，该拓扑利用少量外部电连接端就足够了。此外，小地保持高伏特MOSFET中的损耗和磨损。从属权利要求示出本专利技术的优选的改进方案。优选地，可以在高伏特MOSFET的源极连接端和高伏特电池组的负极之间布置二极管。二极管的流动方向指向高伏特电池组的负极的方向。这并不排除其他元件与二极管串联地与高伏特电池组的负极连接。例如可以设置欧姆电阻来限制充电电流。实现反极性保护的二极管和用于电流限制的欧姆电阻可以与中间回路电容串联布置。为了提高转换器提供给驱动级的输出侧的电压，可以在转换器中设置两个变压器，所述两个变压器的初级绕组彼此并行地由线性调节器来馈电。而次级绕组可以串联，使得次级绕组的次级电压相加。根据电压需求，也可以以相应的方式在根据本专利技术的转换器中布置三个或更多个变压器，其中次级电压所有相加。电路装置可以在驱动级内（如上所述）具有两个电路组件，所述两个电路组件中的第一电路组件被设立用于接通高伏特MOSFET或给中间回路电容预充电，而第二电路组件被设立用于加速切断行为。第一电路组件包括第一输入端子和第二输入端子。第一输入端子可以被设立用于与转换器的第一输出端子电连接，而第一电路组件的第二输入端子被设立用于与转换器的次级侧的第二输出端子电连接。第一和第二用电流开关的开关以及用电压开关的开关同样如电压阈值发送器那样设置有电流限制器（例如作为齐纳二极管来设计）和欧姆电阻。一个输出端子构成第一电路组件的输出端。第一用电流开关的开关、用电压开关的开关、具有电流限制器的电压阈值发送器和欧姆电阻的第一连接端分别连接在第一输入端子处。相应的第一连接端从电气上来看构成节点，该节点与第一输入端子重合。第一用电流开关的开关和具有电流限制器的电压阈值发送器分别连接到第二用电流开关的开关的控制输入端上。第二用电流开关的开关的第一连接端和欧姆电阻的第二连接端连接到用电压开关的开关的控制输入端上。第二用电流开关的开关的第二连接端与转换器的负连接端连接，而用电压开关的开关的第二连接端一方面与输出端子重合并且另一方面与第一用电流开关的开关的控制输入端重合。输出端子可以与高伏特MOSFET的栅极连接。电储能器（例如按照附加电容的类型）可以连接在第一输入端子和第二输入端子之间。该电容可以分配给驱动级和/或转换器。在其用于第一电路组件的功能上，该电容提供用于缩短接通行为的能量储备。然而，为了切断高伏特MOSFET，在电容器上存储的能量必须急速降低。对此，根据本专利技术提出第二电路组件作为驱动级的可选地优选的补充。该第二电路组件包括第三输入端子、具有无源放电装置的第一储能器、第一和第二开关、第二输出端子、第三和第四输出端子、第二欧姆电阻和第三欧姆电阻。第一储能器以第一连接端连接在第三输入端子上，换句话说电连接。第一储能器被设立用于给第一开关的控制输入端供应电能。第一开关的第一连接端和第三欧姆电阻的第二连接端与第二开关的控制连接端电连接。换句话说，它们的连接端构成共同的节点。第二和第三欧姆电阻的第一连接端与第二输出端子连接，而第二欧姆电阻的第二连接端与第二开关的第一连接端彼此重合。第一和第二开关的第二连接端位于第四输出端子上。第三输出端子与第一输入端子电连接并且第四输出端子与第二输入端子电连接。该电路负责通过与附加电容并联布置的欧姆电阻来给中间回路电容放电。第二电路组件的第一储能器通过无源放电装置来放电，由此断开第一开关。因此闭合第二开关，由此实施附加电容通过第二欧姆电阻的附加放电。第一电路组件的第二用电流开关的开关以及第一电路组件的第一用电流开关的开关和用电压开关的开关断开。结果，高伏特M本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于给高伏特车载电网（3）的中间回路电容（2）预充电的电路装置（1），包括：‑ 线性调节器（4），‑ 转换器（5），‑ 驱动级（6）和‑ 高伏特MOSFET（7），其中‑ 所述线性调节器（4）被设立用于将12V电池组电压降低到更低的电压上，‑ 所述转换器（5）被设立用于将用于控制所述驱动级（6）的较低电压的能量转换到提高的电压上并且进行直流分离，并且‑ 所述驱动级（6）被设立用于控制所述高伏特MOSFET（7）来开关所述中间回路电容（2）。
【技术特征摘要】
2016.10.17 DE 102016220273.11.用于给高伏特车载电网（3）的中间回路电容（2）预充电的电路装置（1），包括：-线性调节器（4），-转换器（5），-驱动级（6）和-高伏特MOSFET（7），其中-所述线性调节器（4）被设立用于将12V电池组电压降低到更低的电压上，-所述转换器（5）被设立用于将用于控制所述驱动级（6）的较低电压的能量转换到提高的电压上并且进行直流分离，并且-所述驱动级（6）被设立用于控制所述高伏特MOSFET（7）来开关所述中间回路电容（2）。2.根据权利要求1所述的电路装置，还包括：-二极管（8），所述二极管在高伏特MOSFET（7）的源极连接端与高伏特电池组的负极之间以流动方向指向负极地来布置，所述高伏特电池组被设置用于给所述中间回路电容（2）充电。3.根据权利要求2所述的电路装置，其中所述二极管（8）与所述中间回路电容（2）串联地布置。4.根据权利要求2或3所述的电路装置，还包括与二极管串联的欧姆电阻（10）。5.根据上述权利要求之一所述的电路装置，还包括：-负的接触器，和-正的接触器，其中所述转换器（5）还被设立用于在闭合负的接触器之后并且在闭合正的接触器之前闭合所述高伏特MOSFET（7）。6.根据上述权利要求之一所述的电路装置，其中所述转换器（5）具有两个在初级侧并联的并且在次级侧串联的变压器。7.根据上述权利要求之一所述的电路装置，其中所述驱动级（6）还具有用于接通所述高伏特MOSFET（7）来给高伏特车载电网（3）的中间回路电容（2）预充电的第一电路组件（11）并且所述第一电路组件（11）包括：-第一输入端子，-第二输入端子，-第一用电流开关的开关（T1），-第二用电流开关的开关（T2），-用电压开关的开关（T3），-具有电流限制器的电压阈值发送器（D1），-欧姆电阻（R1），和-输出端子，其中-第一用电流开关的开关（T1）的、用电压开关的开关（T...
【专利技术属性】
技术研发人员：C齐瓦诺波洛斯，T凯泽，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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