用于控制dc/ac电压转换器的电子构造
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于控制d. c. /a. C.电压转换器的电子构造。这种类型的转换器在 设置为将d.c.电压转换为a. c.电压时被描述为"逆变器"，在设置为将a. c.电压转换为 d.c.电压时被描述为"整流器"。
【背景技术】
[0002] 该构造可装配到电动或混合动力车辆中，且用于控制由电网输送的供电电压转换 成为电能存储单元供电的d.c.电压，用于为其充电。作为变体，该构造可用于控制由所述 电能存储单元输送的d.c.电压转换成为电机的定子供电的a. c.电压，以便推进车辆，或转 换为被供给到电网的a. c.电压。
[0003] 对于将该类型应用于车辆中，必须确保车辆移动时可能发生在涉及将电力从电能 存储单元供给到电机的任何部件中的一个或多个异常将不威胁车辆用户或其他人员的安 全。
[0004] 以相同方式，必须确保可能发生在涉及电能存储单元从电网充电的任何部件中的 一个或多个异常将同样不威胁车辆附近的人员的安全。
[0005] 因此，需要一种用于控制d.c./a. c.电压转换器的电子构造，其实现上述安全需 求，同时使用相对简单和直接。
【发明内容】
[0006] 本发明在其方面的一个中通过用于控制d. c. /a. c.电压转换器的电子构造的使 用实现该需求，所述转换器包括并联安装的多个臂，每个臂包括串联的且被中点分开的两 个可控切换单元，臂在Η桥中成对，
[0007] 其中，所述构造包括：
[0008] -主控制单元，其构造为通过势皇与远程控制单元通信，和
[0009] -多个副控制单元，其中，每个副控制单元专用于相应的Η桥的控制，且包括：
[0010] -处理单元，用于处理从主控制单元接收的信息，和
[0011] -监视单元，用于监视所述Η桥的可控切换单元，其中，所述监视单元被构造为，至 少基于从相应的处理单元接收的信息改变所述Η桥的全部或一些所述切换单元的状态。
[0012] 通过上述构造，影响主控制单元的异常不会影响Η桥的切换单元的控制，因为副 控制单元为每个Η桥设置。以相同方式，影响副控制单元的异常不会阻止Η桥的至少其他 副控制单元专用于其的切换单元的控制。因此，后者可控制它们自己的Η桥，例如基于由主 控制单元传送的信息。
[0013] 因此，上述构造更安全。
[0014] 上述单元每个例如形成单独的物理部件，即，全部副控制单元可彼此物理上独立， 且还与主控制单元独立。
[0015] 监视单元通常描述为"驱动器"。
[0016] 主控制单元可构造用于将源自远程控制单元的信息传送至每个副控制单元。在该 情况下，主控制单元插置在副控制单元和远程控制单元之间。
[0017] 根据本发明的一个实施例例子，远程控制单元、主控制单元和副控制单元的处理 单元包括集成电路。
[0018] 所述集成电路可以是数字或模拟集成电路。
[0019] 根据本发明的一个特定但非限制性的实施例例子，远程控制单元包括至少一个微 控制器，主控制单元是第一可编程逻辑电路（FPGA，或现场可编程门阵列），副控制单元的 每个处理单元是第二可编程逻辑电路。
[0020] 每个副控制单元可包括专用的电能源和专用时钟。每个副控制单元可还包括用于 在重置功能时管理电力的模块。该模块确保，一旦副控制单元被正确供电时，重置被中断。 以该方式，每个副控制单元能够独立运行，且没有被主控制单元的或另外的副控制单元的 另外的时钟或另外的电能源的任何异常影响。
[0021] 构造可还包括专用于主控制单元的电能源和时钟。用于在重置功能时管理电力的 模块可还专用于主控制单元。以该方式，主控制单元能够以和上述类似的方式独立地运行。
[0022] 主控制单元和副控制单元的每个处理单元可通过链接件连接，该链接件构造为允 许以下：
[0023] -用于在正常操作模式中控制相应的Η桥的切换单元的数据由主控制单元传送至 每个处理单元，和
[0024] -用于在辅助操作模式中控制相应的Η桥的切换单元的数据由主控制单元传送至 每个处理单元。
[0025] 经由该链接件传送的数据可直接是由主控制单元产生的周期比值。作为变体，经 由该链接件传送的所述数据允许处理单元产生周期比值，其将继而被监视单元施加至相应 的Η桥的可控切换单元。
[0026] 经由该链接件传送的数据被处理单元的处理允许检测影响主控制单元的异常，例 如影响所述主控制单元的电力供应的异常，或影响主控制单元本身的异常。
[0027] 每个副控制单元可并入链接件，该链接件构造为允许处理单元和所述副控制单元 的监视单元之间的通信。因此，要被施加用于控制每个Η桥的切换单元的设定点值可经由 该链接件从处理单元引导至监视单元，以便改变相应的Η桥的全部或一些切换单元的状 态。用于中断至监视单元的电力供应的信号可也经由该链接件引导至监视单元。
[0028] 每个监视单元和主控制单元可通过链接件连接，该链接件被构造为允许控制的代 表值由每个监视单元传送至主控制单元，该控制被所述监视单元施加至相应的Η桥的全部 或一些切换单元。通过该链接件，主控制单元能够监视被每个副控制单元施加的控制，且能 够检测影响一个或多个副控制单元的异常。
[0029] 这些代表值可以或可以不是由监视单元施加至相应的Η桥的切换单元的周期比 值。
[0030] 该构造可并入用于获取在d. c. /a. c.电压转换器中的至少一个电或热变量的装 置。该变量可例如是在d. c./a. c.电压转换器的d. c.接口处的电压，或在d. c./a. c.电压 转换器的臂中流动的每个电流。作为变体，或组合地，该变量可以是在每个Η桥的中心处测 量的温度。
[0031] 当d. c. /a. c.电压转换器电连接至电机的电定子或转子绕组时，获取装置可还执 行与电机相关联的至少一个机械变量的测量，例如电机的转子速度或施加至转子的扭矩。
[0032] 在该情况下，该构造可并入链接件，该链接件允许由获取装置将一个或多个所述 变量的测量传送至主控制单元。
[0033] 主控制单元可处理这些测量，且使用它们产生要被副控制单元施加至它们的相应 的Η桥的全部或一些切换单元的控制。作为变体，主控制单元可传送这些测量至远程控制 单元，其产生所述控制，且将后者传送至主控制单元。
[0034] 在此之后，术语"低电压"是指等于或小于12V的电压，术语"高电压"是指等于或 大于60V的电压。
[0035] 该构造可并入远程控制单元。在该情况下，远程控制单元优选地定位在低电压环 境中，而主控制单元和副控制单元优选地定位在高电压环境中，这两个环境通过势皇分开。 后者例如通过电流绝缘获得，例如经由变压器或一个或多个光耦。
[0036] 如上已经解释的，可影响主控制单元或任何副控制单元的高电压环境中的异常将 不会阻止辅助控制应用于全部或一些Η桥。
[0037] 在其与远程控制单元的通信中，主控制单元优选地是主单元，在该情况下，远程控 制单元为从单元。在本申请的意义下，"主控制单元是主单元"是指后者负责经由跨过势皇 的链接件开始与远程控制单元的通信。
[0038] 由于主控制单元和远程控制单元之间的通信由主控制单元主动完成，在远程控制 单元或低电压环境中任何其他部件的故障或异常的情况下，通过应用不需要与远程控制单 元交互的辅助控制模式，主控制单元和副控制单元可继续运行并控制d. c. /a. c.电压转换 器的切换单元。
[0039] 可因此设置一构造，其允许Η桥中的切换单元的控制的继续，即使在高电压和低 电压环境中的异常的发生时。
[0040] 允许远程控制单元和主控制单元之间的通信的链接件可以是全双工同步串行链。 这以是串行外围接口（SPI)类型的链。
[0041] 每个切换单元可利用双向电流开关构造，例如具有逆并联二极管的IGBT类型的 晶体管或场效应晶体管。作为变体，可以使用双极晶体管。
[0042] 根据本发明的一个实施例模式，构造可构造用于仅允许d. c. /a. c.电压转换器的 控制。后者可形成包括电能存储单元和电机的电定子或转子绕组的电路的一部分。该电路 可没有任何插置在电能存储单元和d.c./a.c.电压转换器之间的d.c./d.c.电压转换器， 在该情况下，d.c./a. c.电压转换器的d.c.接口可连接至电能存储单元的端子。
[0043] 作为变体，根据本发明的另一个实施例模式，该构造可还构造为控制电连接至 d.c./a. c.电压转换器的d.c./d.c.电压转换器。该类型的d.