用于驱动汽车中的有源桥式整流器的方法及其实施机构技术

本发明专利技术涉及一种用于驱动有源的桥式整流器的方法，该桥式整流器通过相接头(U‑Y)在汽车的车载电网中与可发电机式地工作的电的机器(20)连接，且具有直流电压接头(B+、B‑)，其中，在所述电的机器(20)的发电机式的工作中，采用所述桥式整流器(10)，在存在引发条件的引发时间点，在所述相接头(U‑Y)之间引发相短路，并且在存在取消条件的取消时间点，才分别又取消相短路，其中，为了获知所述引发时间点和所述取消时间点，把在所述直流电压接头(B+、B‑)之间的电压与第一阈值(1)和低于所述第一阈值(1)的第二阈值(2)相比较。规定，为了获知所述引发时间点，还把所述电压与高于所述第一阈值(1)的第三阈值(3)相比较。用于实施所述方法的机构也是本发明专利技术的主题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动汽车中的有源桥式整流器的方法及其实施机构本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于驱动有源桥式整流器的方法及其实施机构。
技术介绍
为了由交流系统(例如由公用交流电网)给直流系统馈电，通常使用在桥式电路中构造的整流器。作为整流元件，往往采用二极管。相应的整流器也称为无源(桥式)整流器。无源桥式整流器的二极管无需触发电路，因为它们在正确的时间点自主地过渡至导通的或截止的状态。在汽车中，通常借助电的机器产生交流电流。例如，相关地可以采用齿形电极发电机。下面也将相应的电的机器简称为发电机，尽管也可以例如在所谓的起动发电机情况下规定电动的运行。本专利技术例如适用于齿形电极构造方式的发电机，但也适用于其它构造方式的电的机器。通常也给汽车中的电的机器指配无源的桥式整流器。根据相关的电的机器的相数而定，例如为其规定六脉冲或十脉冲式设计。本专利技术明确地不局限于一定的相数。无源的整流器具有由二极管和输出电流给定的、显著的损耗功率。通过电路技术的措施(例如二极管并联)，只能不明显地减小该损耗功率。因此，为了减小损耗功率，可以代替无源的桥式整流器而使用有源的桥式整流器。针对于所述有源的桥式整流器，用有源的开关(例如MOS晶体管)来代替二极管。有源的(可触发的)桥式整流器是普遍公知的，且可以设有各种不同的、可触发的开关元件。下面把相应的有源桥式整流器的同向的开关元件简称为半导体电流阀，其中不言而喻的是，这些半导体电流阀是可触发的，也就是说，可以利用触发信号从非导通状态过渡至导通状态，反之亦然。半导体电流阀尤其是晶体管，例如是MOS晶体管。本专利技术涉及改善在工作中相应的有源桥式整流器。因此，如果下面简单地提及整流器，则它指的就是有源的桥式整流器。因为所述类型的发电机往往在励磁场中具有大电感，进而在控制中具有大的时间常数，所以必须采取保护策略，这些保护策略在减载或负载切断时(下面针对这两种情况都采用术语“减载”，英文为LoadDump)防止负面的效果。减载是一种事件，在该事件中，针对高励磁的机器和相应大的输出电流，在发电机或相关整流器上的负载突然减小，并且由于车载电网中的电容性作用的元件、例如由于电池而无法被获取。由于励磁场的电感，发电机输出电流相比于负载电流更为缓慢地变化，从而与车载电网所能吸取的相比，发电机把更多的能量提供到车载电网中长达直至大约300～500毫秒的时长。多余的能量可以在(无源的)桥式整流器中得到利用，从而保护与发电机或相关整流器连接的电的元件免受因超压所致的损坏。通常的无源的桥式整流器为此往往设有功率齐纳二极管作为整流元件，其把多余的能量转变为热量，并对所出现的超压予以钳位。相应的二极管利用面贴合的热连接提供了足够好的构造和连接技术。由于按照当前的现有技术把损耗能量转变为热量对于半导体电流阀比如MOS晶体管来说不能以像提及的二极管那样的程度进行，所以为了应对有源桥式整流器中的减载必须采取其它措施，以便获取多余的发电机功率并限制超压，用于防止受损。在减载之后，在此可以使得一个整流器支路的全部的半导体电流阀都短路。通过这种方式，与相应的半导体电流阀连接的发电机相短路。这种措施或这种状态因此在下面也称为相短路。相应的相短路通常如下设计：使得整流器的输出电压不偏离于规定的电压带。换句话说，在超过上限电压阈值时，通过相应支路的各个半导体电流阀的同时触发来引发相短路，并在低于下限电压阈值时通过结束所述的同时触发和过渡至常规的整流又取消所述相短路。为了避免例如由于在整流器的直流电压输出端处的短暂的正的和负的电压尖峰所致的并非所愿地激活和去激活相短路，通常在相应的方法中采用了滤波或死区时间元件。因此，当整流器的输出电压高于上限阈值或者低于下限阈值预定的时间时，才引发或取消相短路。由此下面将对相应的做法予以改进，采用死区时间或滤波时间。具体的设计，例如是借助于死区时间还是采用相应地参数化的滤波器，则是无关紧要的。但在减载的有些情况下，这种做法是不利的，如下面还将予以介绍。本专利技术因而提出如下目的：改善由现有技术已知的用于应对减载、进而用于触发有源的桥式整流器的方法。
技术实现思路
根据本专利技术，提出具有独立权利要求的特征的用于驱动有源桥式整流器的方法及其实施机构。有利的设计是从属权利要求及后续说明的主题。本专利技术的优点如还将参照图2予以详述，减载可以因在整流器的正的直流电压接头处或附近的电缆断裂(下面也称为电缆断裂或情况A)而出现，但也可以因相距整流器一定的间隔的负载切断或相应的中断而出现(下面也称为情况B)。在第一种情况下，在整流器的正的直流电压接头上通常不再牵涉到电容，或者仅有例如电缆形式的微小的电容，而在后者情况下就已经有这种电容了。在电缆断裂时，即在情况A中，由于没有明显的电容，在正的直流电压接头上的电压很快地急剧上升，如也参照图3A所述。如果在开篇所述的电压分析中采用了死区时间或滤波时间，则在这段时间期间尚未引发相短路。因此直至引发相短路，电压必定受到附加的线性钳位的限制，或者受到有源整流器的半导体电流阀的击穿的限制(这些半导体电流阀通常具有相应的特性)，并伴有高的损耗功率。所以，采用相应的死区时间或滤波时间在此是不利的。通常，在整流器的正的和负的直流电压接头上分别连接例如约1.5米的导线区段，并且电缆横截面积例如约为25平方毫米。这些导线区段分别与在外部起动支持点处的电容器的接头连接。如果现在导线区段之外在正的直流电压接头处进行负载切断，即存在情况B，并且这种负载切断在整流器中通过重复性的相短路得到回应，则在该导线区段上出现快速的电流变化，因为发电机电流交替地朝向地或者朝向在外部起动支持点处的电容器输出。这些电流变化在导线区段中由于其电感而产生感应的电压。因此在整流器的直流电压接头处的电压中出现相应的正的和负的电压尖峰。在情况B中采用死区时间或滤波器不像情况A那样不利，因为电压由于这里仍存在的电容而在引发第一相短路之前缓慢地上升。原则上可行的是，在情况A与情况B之间做出情况区分，在识别出情况A时连续地缩短死区时间，或者调整滤波器参数。这种情况区分例如可以基于对电压上升的斜度的分析(其在情况A与情况B之间有所不同，如所述)而做出。但在这种做法中，在第一次出现相应的超压时，尚未调整滤波器时间。因此，必须转换就像没有这种措施时一样的能量，这已经会损坏半导体电流阀。此外，借助于电压斜度难以探测到两种情况的差别，因为所提及的感应的电压尖峰(也参见附图3B)几乎没有像情况A中的电压上升那样的较小的斜度。按照本专利技术提出的方法的一个重要方面因此在于，除了已提到的阈值(在引发相短路时的下面称为第一阈值的上限阈值，和又将相短路取消时的下面也称为第二阈值的下限阈值)外，还采用优选两个其它的阈值，并相应地分析在整流器的直流电压接头之间施加的电压。这种分析按照本专利技术在设定的时间窗口内直接在激活或去激活相短路之后进行。由于电压脉冲或电压曲线的形状在情况A和情况B中在直接引发或取消相短路之后是明显不同的，所以由此可以在采用较短暂的滤波时间的意义下进行不同的处理。本专利技术因此提出一种用于驱动有源桥式整流器的方法，该桥式整流器通过相接头在汽车的车载电网中与可发电机式地工作的电的机器连接，且具有直流电压接头。在该电的机器的发电机式的工作中，通过桥式整流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于驱动有源的桥式整流器(10)的方法，该桥式整流器通过相接头(U‑Y)在汽车的车载电网(200)中与可发电机式地工作的电的机器(20)连接，且具有直流电压接头(B+、B‑)，其中，在所述电的机器(20)的发电机式的工作中，通过所述桥式整流器(10)，在存在引发条件的引发时间点，在所述相接头(U‑Y)之间引发相短路，并且在存在取消条件的取消时间点，才分别又取消相短路，其中，为了获知所述引发时间点和所述取消时间点，把在所述直流电压接头(B+、B‑)之间的电压(UA、UB)与第一阈值(1)和低于所述第一阈值(1)的第二阈值(2)相比较，其特征在于，为了获知所述引发时间点，还把所述电压(UA、UB)与高于所述第一阈值(1)的第三阈值(3)相比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.15 DE 102016204224.61.一种用于驱动有源的桥式整流器(10)的方法，该桥式整流器通过相接头(U-Y)在汽车的车载电网(200)中与可发电机式地工作的电的机器(20)连接，且具有直流电压接头(B+、B-)，其中，在所述电的机器(20)的发电机式的工作中，通过所述桥式整流器(10)，在存在引发条件的引发时间点，在所述相接头(U-Y)之间引发相短路，并且在存在取消条件的取消时间点，才分别又取消相短路，其中，为了获知所述引发时间点和所述取消时间点，把在所述直流电压接头(B+、B-)之间的电压(UA、UB)与第一阈值(1)和低于所述第一阈值(1)的第二阈值(2)相比较，其特征在于，为了获知所述引发时间点，还把所述电压(UA、UB)与高于所述第一阈值(1)的第三阈值(3)相比较。2.如权利要求1所述的方法，其中，如果确定出所述电压(UA)在所述取消时间点之后的给定的时间窗口(D1)内超过所述第三阈值(3)至少长达最短超出时段(FH)，则所述相短路的引发分别提早地进行。3.如权利要求2所述的方法，其中，一旦确定出所述电压(UA)在所述取消时间点之后的给定的时间窗口(D1)内超过...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·奥特，保罗·梅林格，
申请(专利权)人：SEG汽车德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE