用于车辆的高压电网的电路制造技术

本发明专利技术包括一种用于车辆的高压电网的电路，其中高压电网具有至少两个电蓄能器。电路包括至少一个第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元，其通过极连接器与电蓄能器的极进行电连接并且实现两个电蓄能器的并联连接和串联连接。此外，电路包括至少一个第四开关单元和第五开关单元，其分别与极连接器并且分别与负载接头电连接。负载接头被构造用于与电负载或充电单元电接触。开关单元能够在电断开的状态与电连接的状态之间转换，其中第四开关单元和第五开关单元在电断开的状态中电断开，三个开关单元被制作为半导体结构元件，在三个开关单元中至少一个开关单元具有两个半导体结构元件并且至少一个其它开关单元具有仅仅一个半导体结构元件。个半导体结构元件。个半导体结构元件。

【技术实现步骤摘要】
用于车辆的高压电网的电路


[0001]本专利技术涉及一种用于车辆的高压电网的电路。所述高压电网在此能够包括电蓄能器和功率电子装置、像比如牵引电机和逆变器。所述电路可以实现电蓄能器与高压电网的其余部分之间的电连接的断开和闭合。

技术介绍

[0002]当前用于电动车的高压电网包括一个或多个蓄能器、至少一个牵引电机、充电接头、一个或多个辅助负载(冷却剂压缩器、连续式加热器)和一个或多个逆变器。如果所述电动车包括蓄能器，则该蓄能器通过两个开关单元与高压电网的其余部分连接。如果所述电动车包括多个蓄能器，则所述电蓄能器与高压电网的更复杂的连接是必要的。以往所述电蓄能器与高压电网的其余部分之间的这种电连接通过高压继电器来实现。这些高压继电器允许所述电蓄能器从高压电网的其余部分上电断开并且因此出于安全原因而使用。

技术实现思路

[0003]按本专利技术的用于车辆的高压电网的电路具有五个开关单元，其中所述高压电网包括至少两个电蓄能器。第一开关单元布置在第一极连接器与第二极连接器之间。所述第一极连接器被构造用于与第一电蓄能器的第一极电接触。所述第二极连接器被构造用于与第二电蓄能器的第一极电接触。第二开关单元布置在第三极连接器与第四极连接器之间。所述第三极连接器被构造用于与第一电蓄能器的第二极电接触。所述第四极连接器被构造用于与第二电蓄能器的第二极电接触。第三开关单元布置在所述第二极连接器与所述第三极连接器之间。在此，所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元能够在电断开的状态与电连接的状态之间转换。
[0004]通过这种布置，所述第一电蓄能器和第二电蓄能器不仅能够并联连接而且能够串联连接。如果所述第一开关单元和第二开关单元处于电连接的状态中并且所述第三开关单元处于电断开的状态中，则所述第一电蓄能器和第二电蓄能器并联连接。如果所述第一开关单元和第二开关单元处于电断开的状态中并且所述第三开关单元处于电连接的状态中，则所述第一电蓄能器和第二电蓄能器串联连接。在此，所述第一电蓄能器和第二电蓄能器的总电压在串联连接中比在并联连接中高。通过所述串联连接，能够实现就像在具有第一电蓄能器与第二电蓄能器的并联连接中同样的高功率，不过以小的电流以及因此较小的损耗功率来实现所述高功率。因此可以通过串联连接来供应电负载。不过，不是每个充电桩都提供这种充电压。所述第一电蓄能器和第二电蓄能器的并联连接也允许用充电桩以比串联连接中的第一蓄能器和第二蓄能器的总电压低的充电电压给它们充电。
[0005]在此，所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元被制作为半导体结构元件。半导体结构元件拥有在其转换性能中的明显更高的动态、更高的使用寿命，能够比高压继电器制造得小并且能够更容易地并且更加成本低廉地与更高的电压相适配。通过所述第一开关单元和/或第二开关单元和/或第三开关单元被制作为半导体结构元件这种方式，能
够比用高压继电器更快地中断不仅第一电蓄能器和第二电蓄能器的串联连接中的短路电流而且中断第一电蓄能器和第二电蓄能器的并联连接中的短路电流。通过所述半导体结构元件的较小的结构形式，能够以比高压继电器小的结构空间增长来实现比如在这里用于第一电蓄能器和第二电蓄能器的串联连接与并联连接之间切换的更为复杂的电路。
[0006]此外，在所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元中至少一个开关单元具有两个半导体结构元件，所述半导体结构元件如此布置，使得其截止方向相反，并且至少一个开关元件具有仅仅一个半导体结构元件。因此，两个开关单元能够具有两个半导体结构元件并且一个开关单元能够具有仅仅一个半导体结构元件，或者两个开关单元能够分别具有仅仅一个半导体结构元件并且一个开关单元能够具有两个半导体结构元件。所述具有两个半导体结构元件的开关单元首先朝每个方向将电流截止，直至电流想反向于其截止方向来流动的所述半导体结构元件被切换为电连接的状态。所述具有一个半导体结构元件的开关单元首先仅仅朝一个方向将电流截止。通过所述晶体管的这种划分，能够给负责并联连接的开关单元分别配备一个晶体管，使得充电电流能够流动，而将放电电流截止，或者放电电流能够流动，而将充电电流截止。同时，所述第三开关单元以及由此所述并联连接会具有两个晶体管并且总是会首先将一种电流截止。也能够给所述负责并联连接的开关单元配备两个晶体管并且由此首先将充电及放电电流截止。所述负责并联连接的第三开关单元而后会具有仅仅一个晶体管，该晶体管会根据定向来截止充电电流或放电电流。所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元的晶体管的这种划分的适配另外详细说明并且允许节省对这种应用情形来说多余的晶体管。因此，不必每个开关单元都拥有两个晶体管。
[0007]第四开关单元布置在所述第一极连接器与第一负载接头之间。第五开关单元布置在所述第四极连接器与第二负载接头之间。所述第一负载接头和第二负载接头被构造用于与电负载和/或充电单元电接触。通过将所述第四开关单元和第五开关单元连接到所述第一极连接器和第四极连接器上这种方式，所述第一电蓄能器和第二电蓄能器的并联连接不被中断。此外，所述第四开关单元和第五开关单元在电断开的状态中电断开。由此，能够在所述第一电蓄能器与所述第二电蓄能器和电负载和/或充电单元之间进行可靠地断开。
[0008]从属权利要求说明了本专利技术的优选的改进方案。
[0009]优选所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元的半导体构件被制作为晶体管。晶体管相对于简单的二极管可以实现通过控制电压也让通过电流反向于其截止方向来流动。由此，用一个晶体管能够实现朝两个方向的通过电流，这用简单的二极管是不可能的。
[0010]特别优选的是，所述第三开关单元的晶体管如此布置，使得其截止方向相反并且通过其源极侧来彼此电连接。由此，所述第一电蓄能器和第二电蓄能器的不仅充电电流而且放电电流都能够通过串联连接来控制，因为电流首先朝两个方向都被阻止。
[0011]此外，特别优选的是，所述第一开关单元和第二开关单元的晶体管如此布置，使得其截止方向顺着用于给第一电蓄能器和第二电蓄能器充电的充电电流并且逆着用于给第一电蓄能器和第二电蓄能器放电的放电电流来定向。由此，能够通过并联电路来给所述第一电蓄能器和第二电蓄能器充电，而不必主动地将晶体管切换为电连接的状态。为了通过并联连接给所述第一电蓄能器和第二电蓄能器放电，必须将所述第一开关单元和第二开关单元的晶体管切换为电连接的状态。所述晶体管的定向与之前所描述的情形相适配，从而
通过充电单元来给所述第一电蓄能器和第二电蓄能器充电，所述充电单元拥有比所述第一电蓄能器和第二电蓄能器的串联连接的总电压小的充电电压。通过这种适配，能够分别在所述第一开关单元和第二开关单元中节省一个晶体管。
[0012]在一种作为替代方案的实施方式中，所述第一开关单元和第二开关单元分别具有两个反向于其截止方向布置的晶体管。所述第三开关单元具有一个晶体管，该晶体管与所述第一开关单元的两个晶体管之间的电连接部和所述第二开关单元的两个晶体管的电连接部电接触。这种布置可以实现所述第一电蓄能器和第二电蓄能器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆(1)的高压电网(2)的电路(3)，其中所述高压电网(2)具有至少两个电蓄能器(4、5)，所述电路(3)包括：
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至少一个第一开关单元(8)，所述第一开关单元布置在第一极连接器(15)与第二极连接器(16)之间，所述第一极连接器被构造用于与第一电蓄能器(4)的第一极(4a)电接触，所述第二极连接器被构造用于与第二电蓄能器(5)的第一极(5a)电接触，
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至少一个第二开关单元(9)，所述第二开关单元布置在第三极连接器(17)与第四极连接器(18)之间，所述第三极连接器被构造用于与所述第一电蓄能器(4)的第二极(4b)电接触，所述第四极连接器被构造用于与所述第二电蓄能器(5)的第二极(5b)电接触，
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至少一个第三开关单元(10)，所述第三开关单元布置在所述第三极连接器(17)与所述第二极连接器(16)之间，
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至少一个第四开关单元(11)，所述第四开关单元布置在所述第一极连接器(15)与被构造用于与电负载(6)或充电单元(7)电接触的第一负载接头(19)之间，
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至少一个第五开关单元(12)，所述第五开关单元布置在所述第四极连接器(18)与被构造用于与电负载(6)或充电单元(7)电接触的第二负载接头(20)之间，
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其中所述第一开关单元(8)和/或所述第二开关单元(9)和/或所述第三开关单元(10)和/或所述第四开关单元(11)和/或所述第五开关单元(12)能够在电断开的状态与电连接的状态之间转换，
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其中所述第四开关单元(11)和所述第五开关单元(12)在电断开的状态中电断开，
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其中所述第一开关单元(8)、所述第二开关单元(9)和所述第三开关单元(10)被制作为半导体结构元件，
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其中在所述第一开关单元(8)、所述第二开关单元(9)和所述第三开关单元(10)中至少一个开关单元具有两个半导体结构元件，所述半导体结构元件如此布置，使得其截止方向相反，并且至少一个其它开关单元具有仅仅一个半导体结构元件。2.根据权利要求1所述的电路(3)，其特征在于，所述第一开关单元(8)和/或所述第二开关单元(9)分别具有晶体管(8a、9a)并且所述第三开关单元(10)具有两个晶体管(10a、10b)。3.根据权利要求2所述的电路(3)，其特征在于，所述第三开关单元(10)的两个晶体管(10a、10b)如此布置，使得其截止方向相反，其中所述第三开关单元(10)的晶体管(10a、10b)在其源极侧彼此电连接。4.根据权利要求2和/或权利要求3所述的电路(3)，其特征在于，所述第一开关单元(8)和所述第二开关单元(9)的晶体管(8a、9a)如此定向，使...

【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：