用于在无电位的直流电压电网中的抗无线电干扰的电压转换器的触摸安全性制造技术

本发明专利技术涉及一种电压转换器（1），其用于通过电子切换机构（4）的时间定时在直流电压门（2）处的直流电压与交流电压门（3）处的单相的或者多相的交流电压之间进行转换，所述交流电压门（3）的每个相位（3a

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在无电位的直流电压电网中的抗无线电干扰的电压转换器的触摸安全性


[0001]本专利技术涉及一种电压转换器，其能够例如在电驱动的车辆中使用并且借助一个或者多个电容器抗无线电干扰。

技术介绍

[0002]通常给电驱动的车辆的动力传动系中的电动马达馈给多相的交流电压。电能在车内通常作为直流电压由电池、燃料电池或者别的能量源提供。多相的交流电压由该直流电压借助换流器（Inverter）产生。为此，用于电动马达的交流电压供应部的相位以快速的时间定时交替地与直流电压源的正极和负极连接。这通过由切换元件组成的组件在换流器中实现。
[0003]由于所述时间定时，交流电压被加载以高频干扰，所述高频干扰虽然不妨碍电动马达的运行，但是通过电动马达与车辆接地端的连接耦合到车辆的金属结构中。然后，金属结构能够像发送天线一样起作用并且将干扰发射到周围环境中，这与对电磁可兼容性（EMV）的要求不相符。对干扰进行抑制的可行方案在于，将馈给换流器的直流电压电网通过所谓的Y型电容器与车辆接地端连接。
[0004]由于中间电路电压通常是几百伏特，因此对于人而言在触摸时是危险的，因此，在如下方面存在监管方面的规定：即，在该直流电压电网中允许最多电容式地存储多少能量。除此之外，EP 2 763 868 B1提出，在发生特定的事件时、尤其是在发生事故时以受控的方式使中间电路的电容器放电。

技术实现思路

[0005]在本专利技术的框架中，已开发了一种电压转换器，其用于在直流电压门处的直流电压与交流电压门处的单相的或者多相的交流电压之间进行转换。该转换通过电子切换机构的时间定时进行，交流电压门的每个相位能够通过电子切换机构可选地与直流电压门的正极或者负极连接。直流电压门的正极和/或负极通过至少一个电容器与接地端子连接，该接地端子又能够与外部的接地端、像比如电驱动的车辆的车辆接地端连接。电容器与接地端子之间的连接通过至少一个切换元件来引导。
[0006]人们认识到，特别是当在车辆中使用电压转换器时，如果通过切换元件将电容器与车辆接地端分离，就大幅降低存储在电容器中的能量的潜在危险。
[0007]如果电容器的极与车辆接地端连接，直流电压电网的无电位性（Potentialfreiheit）就由此被消除。因此，站在地电位上的人只需要还触摸附接有电容器的直流电压电网的极，就闭合电路并且受到电击。如果直流电压门的（进而直流电压电网的）两极分别通过电容器与车辆接地端连接，则无论这些极中的哪个极被触摸都无所谓。
[0008]相反，如果电容器与车辆接地端之间的连接被分离，则通常操作车辆并且例如为了给牵引电池充电而在充电端子处进行操作的人不再能够触及电容器的极。只有在忽视提
出的警告
‑‑
该设备即使在脱离车辆的直流电压电网之后仍含有存储的能量
‑‑
的情况下未经授权地打开电压转换器的壳体的人，才能够与电容器的两个极接触。
[0009]因此，以这样的方式关闭的电容器完全排除在可能对于人来说危险的能量水平（Bilanz）以外。这尤其在车辆附接在充电站处的情况中是有利的，因为此时能量也存储在充电线缆和充电站本身中，并且对于危险性的判断而言，重要的是整体上存储的（即存储在车辆、线缆和充电站中的）能量。
[0010]初看上去，偏偏剥夺用于像抗无线电干扰这样重要目的的电容器的功能，可能是不合情理的。专利技术人认识到，只有当电动马达是激活的并且干扰因此能够到达车辆接地端时，才发射从电压转换器施加（aufpr
ä
gen）到交流电压门上的干扰。但是，这同时是车辆处于运动中并且不能够被车辆外的人触摸的状态。相反，如果车辆静止并且能够被触摸，则电动马达不是激活的，并且不需要抗干扰电容器的作用。
[0011]与使电容器放电的情况不同，在借助切换元件断开时不存在高绝缘电阻与低放电电阻之间的目标冲突，并且所述断开与电容器的电容无关地起作用。因此，完全省去对电容的迄今为止的在安全技术方面的限制。因此，也不再存在良好的抗干扰效果（对于其而言，高电容是有利的）与人身保护（对于其而言，低电容更好）之间的目标冲突。能够使用具有更大的、迄今不允许的电容的电容器。除了更好的抗干扰效果之外，与迄今使用的具有较小电容的环形电容器相比，这些电容器有时在所需要的结构空间方面具有明显的优势。
[0012]因此，在一种有利的构型方案中，电容器具有至少500nF的、优选至少1
µ
F的并且完全特别优选至少10
µ
F的电容。通过待滤波的频率给定待具体选择的电容。
[0013]在另一种特别有利的构型方案中，所述电压转换器构造用于，当超过预给定的阈值的加速力或者减速力作用到电压转换器上时，借助切换元件来中断电容器与接地端子之间的连接。这样的加速力或者减速力能够例如在发生事故时起作用。在发生事故之后特别重要的是使得车辆是触摸安全的，以便救援力量在进行救援作业时不受危害。
[0014]例如，所述电压转换器能够与加速度传感器耦合并且响应于“高加速度已被记录”来操控切换元件。但是，例如该切换元件本身也能够构造用于，在高加速力的情况下中断电容器与接地端子的连接。为此，能够例如设置在力作用的情况下被破坏的期望断裂部位。因此，即使车辆的控制器或者微控制器不再正常工作，所述连接也必然被中断。
[0015]在另一种特别有利的构型方案中，所述电压转换器构造用于，当附接到该电压转换器的交流电压门处的负载被激活时，借助所述切换元件来建立电容器与接地端子之间的连接，并且当该负载被去激活时，再次分离所述连接。如前所述，例如当在车辆中应用电压转换器时，只有当借助该电压转换器来供给的马达激活时，才发射无线电干扰。当马达不是激活的时，车辆静止。现在在这种状态下分离与接地端子的连接，由此每当车辆原则上能够被车辆外的人触摸时，给定最大的触摸安全性。
[0016]原则上，任何可逆的电开关都适合用于该可逆的切换，因此例如机电继电器也适合用于该可逆的切换。利用半导体开关能够实现在非常频繁的切换过程的情况下更高的可靠性和耐磨性。因此，在另一种特别有利的构型方案中，所述切换元件包括由至少两个晶体管组成的组件，其中，晶体管包括双极晶体管和/或场效应晶体管，并且其中，晶体管的通过相应的集电极
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发射极
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路段（Strecke）或者说通过相应的源极
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漏极
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路段限定的流通方向相互反串行地连接。需要反串行电路，因为集电极
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发射极
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路段或者说源极
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漏极
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路段只
能够阻挡一个极性的电压，给电容器充电的极性一开始就不固定。
[0017]在另一种特别有利的构型方案中，电容器与接地端子之间的连接通过由多个切换元件组成的串联电路来引导。如果切换元件不能够正常工作并且不再能够中断所述连接，则另外的切换元件能够承担该功能。因此，始终一如既往地确保人身保护，使得在一个开关发生故障本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.电压转换器（1），其用于通过电子切换机构（4）的时间定时在直流电压门（2）处的直流电压与交流电压门（3）处的单相的或者多相的交流电压之间进行转换，所述交流电压门（3）的每个相位（3a
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3c）能够通过所述电子切换机构可选地与所述直流电压门（2）的正极或者负极连接，其中，所述直流电压门（2）的正极和/或负极通过至少一个电容器（5、5a、5b）与接地端子（7）连接，其中，所述接地端子（7）能够与外部的接地端（7a）连接，并且其中，所述电容器（5、5a、5b）与所述接地端子（7）之间的连接通过至少一个切换元件（6、6a、6b）来引导。2.根据权利要求1所述的电压转换器（1），其中，所述电压转换器（1）构造用于，当超过预给定的阈值的加速力或者减速力作用到所述电压转换器（1）上时，借助所述切换元件（6、6a、6b）来中断所述电容器（5、5a、5b）与所述接地端子（7）之间的连接。3.根据权利要求1所述的电压转换器（1），其中，所述电压转换器（1）构造用于，当附接到所述电压转换器（1）的交流电压门（3）处的负载被激活时，借助所述切换元件（6、6a、6b）来建立所述电容器（5、5a、5b）与所述接地端子（7）之间的连接，并且当负载被去激活时，再次分离所述连接。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电压转换器（1），其中，所述切换元件（6、6a、6b）包括由至少两个晶体管组成的组件，其中，所述晶体管包括双极晶体管和/或场效应晶体管，并且其中，所述晶体管的通过相应的集电极
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发射极
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路段或者说通过相应的源极
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漏极
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路段限定的流通方向相互反串行地连接。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电压转换器（1），其中，所述电容器（5、5a、5b）与所述接地端子（7）之间的连接通过由多个切换元件（6a、6b）组成的串联电路来引导。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电压转换器（1），其中，设置有诊断器件（8），所述诊断器件构造用于检测至少一个切换元件（6、6a、6b）的正确的功能和/或实际的切换状态。7.根据权利要求6所述的电压转换器（1），其中，至少一个切换元件（6、6a、6b）构造为第一切换位置与第二切换位置之间的切换器，其中，所述切换元件（6、6a、6b）在所述第一切换位置中使所述接地端子（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：