用于使高壓總線放電的設備的制作方法

本發明涉及使存儲在高壓總線上的電能放電，包括一種系統，在該系統中高壓總線將電力傳輸到動力逆變器。

背景技術：

動力逆變器可包括橫跨高壓總線布置以提供電穩定性和補充電力存儲的大容量電容器。當動力逆變器不運轉時，或在某些其它環境中，可能需要使包括大容量電容器的高壓總線放電。

技術實現要素：

描述了一種經由高壓總線電連接到高壓dc電源的動力逆變器。動力逆變器包括電連接到高壓總線的正導體和負導體的多相逆變器電路。雙穩態開關與放電電阻器串聯電連接在高壓總線的正導體和負導體之間，并且電容器電連接在高壓總線的正導體與負導體之間。第一和第二觸發電路與雙穩態開關的柵極連通，并且第一和第二接觸器是可控的以將高壓總線的正導體和負導體中的對應一個導體電連接到高壓dc電源。第一和第二高壓dc接觸器與第一和第二觸發電路中的對應一個觸發電路連通。雙穩態開關是可控的以響應于經由第一和第二觸發電路從第一和第二高壓dc接觸器電路中的一個接觸器電路傳遞到雙穩態開關的啟用信號來通過放電電阻器在高壓總線的正導體與負導體之間提供低阻抗電流流動路徑。

當結合附圖時，從下文用于執行如附屬權利要求書中所限定的本教示內容的一些最佳模式和其它實施例的具體實施方式中，本教示內容的上述特征和優點以及其它特征和優點容易地顯而易見。

附圖說明

現將參考附圖通過實例來描述一個或多個實施例，其中：

圖1、圖2和圖3示意性圖示了根據本發明的動力逆變器模塊的實施例，所述動力逆變器模塊包括用于橫跨高壓總線釋放電力的被動動放電電路，其中高壓總線電連接在高壓dc電源與動力逆變器模塊之間。

具體實施方式

現參考附圖，其中敘述僅僅是為了說明某些示例性實施例的目的，而并非限制實施例的目的，圖1示意性圖示了動力逆變器模塊20的一個實施例，其包括用于橫跨高壓總線14釋放電力的被動放電電路25，其中高壓總線14電連接在高壓dc電源12與動力逆變器模塊20之間。動力逆變器模塊20可以是馬達控制系統100的第一實施例的元件，馬達控制系統100包括由動力逆變器模塊20使用來自高壓dc電源12的電力操作性地控制的電動機器10。在一個非限制性實施例中，動力逆變器模塊20可用于車輛上作為推進系統的元件。若干圖中相同元件符號指示相同或對應部分。

電動機器10可以是馬達/發電機或另一合適的多相電動機器，例如永久磁鐵裝置。動力逆變器模塊20經由高壓總線14的正導體16和負導體18電連接到高壓dc電源12。高壓總線14分別包括第一接觸器34和第二接觸器36，其受控制而將高壓總線14的對應正導體16和負導體18連接到高壓dc電源12的正側和負側。第一接觸器34優選地與第一觸發電路40連通，且第二接觸器36優選地與第二觸發電路50連通。動力逆變器模塊20包括大容量電容器22，其電布置在高壓總線14的正導體16與負導體18之間。

第一接觸器34和第二接觸器36是電感式受控的常開式開關裝置，其經由控制器和低電壓電池而操作性地連接到點火開關28。當點火開關28處于切斷狀態時，第一接觸器34和第二接觸器36打開，因此防止電力在對應正導體16和負導體18與高壓dc電源12之間流動。當點火開關28處于接通狀態時，第一接觸器34和第二接觸器36閉合，因此允許電力在對應正導體16和負導體18與高壓dc電源12之間流動。

動力逆變器模塊20包括逆變器38，其包括串聯電連接在高壓總線14的正導體16與負導體18之間的多對開關。開關對的每一個開關可以是具有并聯布置的二極管的絕緣柵雙極晶體管(igbt)，或另一合適的高壓開關，例如場效晶體管(fet)或碳化硅(sic)fet。每一對開關對對應于電動機器10的一個相位。動力逆變器模塊20的其它元件優選地包括多個柵極驅動電路和控制器，其中柵極驅動電路響應于來自控制器的控制信號(例如脈沖寬度調制控制信號)來控制開關的啟用和停用。動力逆變器模塊20包括其它電部件，包括電容器、電阻器以及達到與電噪聲抑制、負載平衡等相關功能的其它電路部件。

被動放電電路25安置于高壓總線14的正導體16與高壓總線14的負導體18之間。被動放電電路25包括雙穩態開關26、低阻抗放電電阻器24以及與第一觸發電路40和第二觸發電路50連通的電路32。在一個實施例中，電路32包括邏輯或柵極或適應多個輸入信號的另一合適裝置，所述輸入信號包括來自第一觸發電路40的第一啟用信號29、來自第二觸發電路50的第二啟用信號31以及多個其它啟用信號。其它啟用信號可來自于車輛控制器、維修控制器、加速計、安全氣囊展開信號或另一合適源。被動放電電路25可響應于不受控發電機(ucg)模式中的操作并可在安全氣囊展開的情況下提供保護。放電電路25可防止高壓dc電源12的不經意放電，否則這會在系統下降或在點火熄滅時經歷較高重力時造成。

雙穩態開關26與低阻抗放電電阻器24串聯電連接在正導體16與負導體18之間。在某些實施例中，雙穩態開關26可以是晶閘管或包括柵極元件27的另一硅控整流器。在某些實施例中，柵極元件27優選地經由電路32與第一觸發電路40和第二觸發電路50連通。晶閘管是用作為雙穩態開關的具有多層交替n型和p型材料的固態半導體裝置，當柵極接收電流觸發時其傳導電流，并且只要跨過裝置的電壓不反相就繼續傳導電流。可使用其它合適的雙穩態開關裝置。

當第一接觸器34和第二接觸器36都閉合且雙穩態開關26打開，即停用時，沒有電流流過低阻抗放電電阻器24，且因此沒有潛在或剩余電力損失。當第一觸發電路40或第二觸發電路50產生對應啟用信號29、31時，被動放電電路25的低阻抗放電電阻器24橫跨高壓總線14的正導體16和負導體18被動地釋放存儲在大容量電容器22、動力逆變器模塊20和電動機器10中的電力。當第一接觸器34和第二接觸器36中的一個接觸器打開時，第一觸發電路40或第二觸發電路50可產生對應啟用信號29、31。另外，第一觸發電路40和第二觸發電路50與動力逆變器模塊20電絕緣。

第一觸發電路40包括變壓器或其它電感裝置，所述電感裝置電連接到經由阻容(rc)電路和二極管電連接到第一接觸器34的一側的信號線35。當第一接觸器34打開時，例如響應于點火開關28變成切斷狀態，信號線35從離散高態變成離散低態，這造成第一觸發電路40中的電感反沖，從而產生啟用信號29。啟用信號是包括從低電壓或零電壓狀態變成高電壓狀態的短期電感產生的脈沖信號。啟用信號29經由電路32傳遞到雙穩態開關26的柵極元件27，因此啟用雙穩態開關26。啟用雙穩態開關26導致電力流過被動放電電路25而從大容量電容器22、動力逆變器模塊20和電動機器10釋放電力。第二觸發電路50類似于第一觸發電路40，并包括變壓器或其它電感裝置，所述電感裝置電連接到經由阻容(rc)電路和二極管電連接到第二接觸器36的一側的信號線37。當第二接觸器36打開時，例如響應于點火開關28變成切斷狀態，信號線37從離散高態變成離散低態，這造成第二觸發電路50中的電感反沖，從而產生啟用信號31。啟用信號31經由電路32傳遞到雙穩態開關26的柵極元件27，因此啟用雙穩態開關26。啟用雙穩態開關26導致電力流過被動放電電路25而使大容量電容器22放電。如此，第一接觸器34和/或第二接觸器36的電感螺線管能為啟用信號供應驅動力來啟用雙穩態開關26而使大容量電容器22放電。第一觸發電路40和第二觸發電路50可電絕緣并使用電感能來產生對應啟用信號29、31。系統可經調諧而允許由啟用信號29、31中的一個的單個啟用信號來觸發雙穩態開關26，或可替代地，可需要啟用信號29、31中兩個啟用信號來觸發雙穩態開關26。

低阻抗放電電阻器24可基于橫跨高壓總線14的電勢幅值以及優選或所需的放電時間來設定尺寸。平均額定功率可減小到包括峰值動力容量的額定值，并因此不同于主動系統中所使用的裝置的電阻。

驅動低阻抗放電電阻器24的額定功率的放電可基于橫跨高壓總線14的電勢幅值、優選或所需的放電時間以及大容量電容器22的電容來確定。雙穩態開關26的設計參數可基于橫跨高壓總線14的電勢幅值、電流、優選的放電時間以及低阻抗放電電阻器24的電阻來確定。

本文描述的概念所包括的被動放電電路25消耗極少或不消耗電能，同時允許高壓總線中電勢的快速、自動放電。在某些實施例中，快速放電的時間段可小于五秒。放電電路25可進一步防止在焊接接觸器34、36的情況時高壓dc電源12的過量放電。放電電路25可響應于不受控發電機(ucg)模式中的操作并可在安全氣囊展開的情況下提供保護。放電電路25可防止高壓dc電源12的不經意放電，否則這會在系統下降或在點火熄滅時經歷較高重力時造成。

圖2示意性圖示了動力逆變器模塊220的另一實施例，其包括用于橫跨高壓總線214釋放電力的被動放電電路225，其中高壓總線214電連接在高壓dc電源212與動力逆變器模塊220之間。動力逆變器模塊220可以是馬達控制系統200的實施例的元件，馬達控制系統200包括由動力逆變器模塊220使用來自高壓dc電源212的電力操作性地控制的電動機器210。動力逆變器模塊210和馬達控制系統200類似于參考圖1描述的那些元件。

動力逆變器模塊220經由高壓總線214的正導體216和負導體218電連接到高壓dc電源212。高壓總線214分別包括第一接觸器234和第二接觸器236，其受控制而將高壓總線214的對應正導體216和負導體218連接到高壓dc電源212的正側和負側。第一接觸器234優選地與第一觸發電路240連通，且第二接觸器236優選地與第二觸發電路250連通。動力逆變器模塊220包括大容量電容器222，其電布置在高壓總線214的正導體216與負導體218之間。第一接觸器234和第二接觸器236是電感式受控的常開式開關裝置，其電連接到點火開關228。當點火開關228處于切斷狀態時，第一接觸器234和第二接觸器236打開，且當點火開關228處于接通狀態時，第一接觸器234和第二接觸器236閉合。動力逆變器模塊220包括類似于參考圖1描述的逆變器38的逆變器238。

被動放電電路225安置于高壓總線214的正導體216與高壓總線214的負導體218之間。被動放電電路225包括雙穩態開關226、低阻抗放電電阻器224以及與第一觸發電路240和第二觸發電路250連通的電路232。

雙穩態開關226與低阻抗放電電阻器224串聯電連接在正導體216與負導體218之間。在某些實施例中，雙穩態開關226可以是晶閘管或包括柵極元件227的另一硅控整流器。在某些實施例中，柵極元件227優選地經由電路232與第一觸發電路240和第二觸發電路250連通。

當第一接觸器234和第二接觸器236都閉合且雙穩態開關226閉合，即停用時，沒有電流流過低阻抗放電電阻器224，且因此沒有潛在或剩余電力損失。當第一觸發電路240或第二觸發電路250產生對應啟用信號229、231時，被動放電電路225的低阻抗放電電阻器224橫跨正導體216和負導體218釋放大容量電容器222、動力逆變器模塊220和電動機器210中的電能。當第一接觸器234和第二接觸器236中的一個接觸器打開時，第一觸發電路240或第二觸發電路250可產生對應啟用信號229、231。

第一觸發電路240包括變壓器或其它電感裝置，所述電感裝置的第一側電連接到經由阻容(rc)電路和二極管電連接到第一接觸器234的一側的信號線235。變壓器的第二側電連接到與電路232連通的一次性多頻振蕩器裝置245。當第一接觸器234打開時，例如響應于點火開關228變成切斷狀態，信號線235從離散高態變成離散低態，這造成第一觸發電路240中的電感反沖，從而產生脈沖信號，所述脈沖信號被輸入到一次性多頻振蕩器裝置245，接著產生具有離散“1”或高電壓狀態的啟用信號229。啟用信號229經由電路232傳遞到雙穩態開關226的柵極元件227，因此啟用雙穩態開關226。啟用雙穩態開關226導致電力流過被動放電電路225而使大容量電容器222放電。

第二觸發電路250類似于第一觸發電路240，并包括變壓器或其它電感裝置，所述電感裝置電連接到經由阻容(rc)電路和二極管電連接到第二接觸器236的一側的信號線237。變壓器的第二側電連接到與電路232連通的一次性多頻振蕩器裝置255。當第一接觸器234打開時，例如響應于點火開關228變成切斷狀態，信號線237從離散高態變成離散低態，這造成第二觸發電路250中的電感反沖，從而產生脈沖信號，所述脈沖信號被輸入到一次性多頻振蕩器裝置255，接著產生具有離散“1”或高電壓狀態的啟用信號231。啟用信號231經由電路232傳遞到雙穩態開關226的柵極元件227，因此啟用雙穩態開關226。啟用雙穩態開關226導致電力流過被動放電電路225而使大容量電容器222、動力逆變器模塊220和電動機器210放電。第一觸發電路240和第二觸發電路250可電絕緣并產生對應啟用信號229、231。系統可經調諧而允許由啟用信號229、231中的一個的單個啟用信號來觸發雙穩態開關226，或可替代地，可需要啟用信號229、231中兩個啟用信號來觸發雙穩態開關226。

圖3示意性圖示了動力逆變器模塊320的另一實施例，其包括用于橫跨高壓總線314釋放電力的被動放電電路325，其中高壓總線314電連接在高壓dc電源312與動力逆變器模塊320之間。動力逆變器模塊320可以是馬達控制系統300的實施例的元件，馬達控制系統300包括由動力逆變器模塊320使用來自高壓dc電源312的電力操作性地控制的電動機器310。動力逆變器模塊320和馬達控制系統300類似于參考圖1描述的那些元件。

動力逆變器模塊320經由高壓總線314的正導體316和負導體318電連接到高壓dc電源312。高壓總線314分別包括第一接觸器334和第二接觸器336，其受控制而將高壓總線314的對應正導體316和負導體318連接到高壓dc電源312的正側和負側。第一接觸器334優選地與第一觸發電路340連通，且第二接觸器336優選地與第二觸發電路350連通。動力逆變器模塊320包括大容量電容器322，其電布置在高壓總線314的正導體316與負導體318之間。第一接觸器334和第二接觸器336是電感式受控的常開式開關裝置，其電連接到點火開關328。當點火開關328處于切斷狀態時，第一接觸器334和第二接觸器336打開，且當點火開關328處于接通狀態時，第一接觸器334和第二接觸器336閉合。動力逆變器模塊320包括類似于參考圖1描述的逆變器38的逆變器338。

被動放電電路325安置于高壓總線314的正導體316與高壓總線314的負導體318之間。被動放電電路325包括第一雙穩態開關326、低阻抗放電電阻器324以及與具有柵極377的第二雙穩態開關376串聯布置的限流電阻器375。第二雙穩態開關376包括與第一雙穩態開關326的柵極327連接的輸出線。第二雙穩態開關376的柵極377連接到與觸發復合電路360連通的電路332。雙穩態開關326與低阻抗放電電阻器324串聯電連接在正導體316與負導體318之間。這個實施例提供了較高敏感性變體，其中接觸器334、336中使用的線圈可設定尺寸使得其缺乏足夠能量來驅動第一雙穩態開關326的柵極元件327。第二雙穩態開關376在啟用時偏壓第一雙穩態開關326，其在大容量電容器322中得到能量。

觸發復合電路360是邏輯或柵極或適應多個輸入信號的另一合適裝置，所述輸入信號包括來自第一觸發電路340的第一啟用信號329、來自第二觸發電路350的第二啟用信號331、第三啟用信號361、第四啟用信號362以及第五啟用信號363。第三啟用信號361、第四啟用信號362和第五啟用信號363可來自于車輛控制器、維修控制器、加速計或另一合適源。放電電路325可響應于不受控發電機(ucg)模式中的操作并可在安全氣囊展開的情況下提供保護。放電電路325可防止高壓dc電源312的不經意放電，否則這會在系統下降或在點火熄滅時經歷較高重力時造成。

當第一接觸器334和第二接觸器336都閉合且雙穩態開關326閉合，即停用時，沒有電流流過低阻抗放電電阻器324，且因此沒有潛在或剩余電力損失。當第一觸發電路340或第二觸發電路350產生對應啟用信號329、331或第三啟用信號361、第四啟用信號362以及第五啟用信號363中的一個產生非零信號時，第二雙穩態開關376啟用，這觸發了第一雙穩態開關326的柵極327，因此使其啟用。啟用雙穩態開關326導致電力流過被動放電電路325而使大容量電容器322、動力逆變器模塊320和電動機器310放電。第一觸發電路340和第二觸發電路350可電絕緣并產生對應啟用信號329、331。系統可經調諧而允許由啟用信號329、331中的單個啟用信號來觸發雙穩態開關326，或可替代地，可需要啟用信號329、331中兩個啟用信號來觸發雙穩態開關326。當第一接觸器334和第二接觸器336中的一個接觸器打開時，第一觸發電路340或第二觸發電路350可產生對應啟用信號329、331。

第一觸發電路340包括變壓器或其它電感裝置，所述電感裝置的第一側電連接到經由阻容(rc)電路和二極管電連接到第一接觸器334的一側的信號線335。變壓器的第二側電連接到觸發復合電路360。當第一接觸器334打開時，例如響應于點火開關328變成切斷狀態，信號線335從離散高態變成離散低態，這造成第一觸發電路340中的電感反沖，從而產生脈沖信號，接著產生具有離散“1”或高電壓狀態的啟用信號329。

第二觸發電路350類似于第一觸發電路340，并包括變壓器或其它電感裝置，所述電感裝置電連接到經由阻容(rc)電路和二極管電連接到第二接觸器336的一側的信號線337。變壓器的第二側電連接到觸發復合電路360。當第一接觸器334打開時，例如響應于點火開關328變成切斷狀態，信號線337從離散高態變成離散低態，這造成第二觸發電路350中的電感反沖，從而產生脈沖信號，接著產生具有離散“1”或高電壓狀態的啟用信號331。

術語控制器、控制模塊、模塊、控制件、控制單元、處理器和類似術語涉指專用集成電路(asic)、電子電路、中央處理單元(例如微處理器以及呈存儲器和存儲裝置(只讀、可編程只讀、隨機存取、硬盤驅動器等)形式的相關聯的非暫時性存儲部件)的任何一種或多種組合。非暫時性存儲部件能夠存儲機器可讀指令，其形式是一個或多個軟件或固件程序或例行程序、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、信號調節和緩沖電路以及可由一個或多個處理器存取來提供所述功能的其它部件。輸入/輸出電路和裝置包括模擬/數字轉換器以及監測來自傳感器的輸入的相關裝置，所述裝置以預設取樣頻率監測這類輸入或響應于觸發事件。軟件、固件、程序、質量、控制例行程序、代碼、算法和類似術語意指任何控制器可執行指令集，包括校準和查找表。每個控制器執行控制例行程序來提供所需功能，包括檢測來自感測裝置和其它聯網控制器的輸入，以及執行控制和診斷指令來控制致動器的操作。例行程序可以定期執行，例如，在進行操作期間每100微秒執行一次。可替代地，例行程序可響應于觸發事件的發生而執行。控制器之間的通信以及控制器、致動器和/或傳感器之間的通信可使用直接有線點對點鏈路、聯網通信總線鏈路、無線鏈路或任何其它合適的通信鏈路來實現。通信包括交換呈任何合適形式的數據信號，例如包括經由導電介質交換電信號，經由空氣交換電磁信號，經由光學波導交換光學信號等。數據信號可包括表示來自傳感器的輸入的模擬、離散或數字化模擬信號，表示致動器命令的信號，以及控制器之間的通信信號。術語“模式”涉指基于處理器或處理器可執行代碼以及模擬裝置或物理過程的物理存在的相關聯校準。此外，應注意的是，術語“信號”意指輸送信息的可檢測到的物理量，并且可以是能夠行進穿過介質的任何合適波形(例如電、光學、磁性、機械或電磁)，諸如dc、ac、正弦波、三角形波、方形波、振動等。

具體實施方式和圖式或附圖是支持并描述本教示內容，但本教示內容的范圍僅由權利要求所限定。雖然已經詳細描述了用于執行本教示內容的一些最佳模式和其它實施例，但存在各種替代設計和實施例來實行附屬權利要求中所限定的本教示內容。