用于使高压总线放电的设备的制作方法

本发明涉及使存储在高压总线上的电能放电，包括一种系统，在该系统中高压总线将电力传输到动力逆变器。

背景技术：

动力逆变器可包括横跨高压总线布置以提供电稳定性和补充电力存储的大容量电容器。当动力逆变器不运转时，或在某些其它环境中，可能需要使包括大容量电容器的高压总线放电。

技术实现要素：

描述了一种经由高压总线电连接到高压dc电源的动力逆变器。动力逆变器包括电连接到高压总线的正导体和负导体的多相逆变器电路。双稳态开关与放电电阻器串联电连接在高压总线的正导体和负导体之间，并且电容器电连接在高压总线的正导体与负导体之间。第一和第二触发电路与双稳态开关的栅极连通，并且第一和第二接触器是可控的以将高压总线的正导体和负导体中的对应一个导体电连接到高压dc电源。第一和第二高压dc接触器与第一和第二触发电路中的对应一个触发电路连通。双稳态开关是可控的以响应于经由第一和第二触发电路从第一和第二高压dc接触器电路中的一个接触器电路传递到双稳态开关的启用信号来通过放电电阻器在高压总线的正导体与负导体之间提供低阻抗电流流动路径。

当结合附图时，从下文用于执行如附属权利要求书中所限定的本教示内容的一些最佳模式和其它实施例的具体实施方式中，本教示内容的上述特征和优点以及其它特征和优点容易地显而易见。

附图说明

现将参考附图通过实例来描述一个或多个实施例，其中：

图1、图2和图3示意性图示了根据本发明的动力逆变器模块的实施例，所述动力逆变器模块包括用于横跨高压总线释放电力的被动动放电电路，其中高压总线电连接在高压dc电源与动力逆变器模块之间。

具体实施方式

现参考附图，其中叙述仅仅是为了说明某些示例性实施例的目的，而并非限制实施例的目的，图1示意性图示了动力逆变器模块20的一个实施例，其包括用于横跨高压总线14释放电力的被动放电电路25，其中高压总线14电连接在高压dc电源12与动力逆变器模块20之间。动力逆变器模块20可以是马达控制系统100的第一实施例的元件，马达控制系统100包括由动力逆变器模块20使用来自高压dc电源12的电力操作性地控制的电动机器10。在一个非限制性实施例中，动力逆变器模块20可用于车辆上作为推进系统的元件。若干图中相同元件符号指示相同或对应部分。

电动机器10可以是马达/发电机或另一合适的多相电动机器，例如永久磁铁装置。动力逆变器模块20经由高压总线14的正导体16和负导体18电连接到高压dc电源12。高压总线14分别包括第一接触器34和第二接触器36，其受控制而将高压总线14的对应正导体16和负导体18连接到高压dc电源12的正侧和负侧。第一接触器34优选地与第一触发电路40连通，且第二接触器36优选地与第二触发电路50连通。动力逆变器模块20包括大容量电容器22，其电布置在高压总线14的正导体16与负导体18之间。

第一接触器34和第二接触器36是电感式受控的常开式开关装置，其经由控制器和低电压电池而操作性地连接到点火开关28。当点火开关28处于切断状态时，第一接触器34和第二接触器36打开，因此防止电力在对应正导体16和负导体18与高压dc电源12之间流动。当点火开关28处于接通状态时，第一接触器34和第二接触器36闭合，因此允许电力在对应正导体16和负导体18与高压dc电源12之间流动。

动力逆变器模块20包括逆变器38，其包括串联电连接在高压总线14的正导体16与负导体18之间的多对开关。开关对的每一个开关可以是具有并联布置的二极管的绝缘栅双极晶体管(igbt)，或另一合适的高压开关，例如场效晶体管(fet)或碳化硅(sic)fet。每一对开关对对应于电动机器10的一个相位。动力逆变器模块20的其它元件优选地包括多个栅极驱动电路和控制器，其中栅极驱动电路响应于来自控制器的控制信号(例如脉冲宽度调制控制信号)来控制开关的启用和停用。动力逆变器模块20包括其它电部件，包括电容器、电阻器以及达到与电噪声抑制、负载平衡等相关功能的其它电路部件。

被动放电电路25安置于高压总线14的正导体16与高压总线14的负导体18之间。被动放电电路25包括双稳态开关26、低阻抗放电电阻器24以及与第一触发电路40和第二触发电路50连通的电路32。在一个实施例中，电路32包括逻辑或栅极或适应多个输入信号的另一合适装置，所述输入信号包括来自第一触发电路40的第一启用信号29、来自第二触发电路50的第二启用信号31以及多个其它启用信号。其它启用信号可来自于车辆控制器、维修控制器、加速计、安全气囊展开信号或另一合适源。被动放电电路25可响应于不受控发电机(ucg)模式中的操作并可在安全气囊展开的情况下提供保护。放电电路25可防止高压dc电源12的不经意放电，否则这会在系统下降或在点火熄灭时经历较高重力时造成。

双稳态开关26与低阻抗放电电阻器24串联电连接在正导体16与负导体18之间。在某些实施例中，双稳态开关26可以是晶闸管或包括栅极元件27的另一硅控整流器。在某些实施例中，栅极元件27优选地经由电路32与第一触发电路40和第二触发电路50连通。晶闸管是用作为双稳态开关的具有多层交替n型和p型材料的固态半导体装置，当栅极接收电流触发时其传导电流，并且只要跨过装置的电压不反相就继续传导电流。可使用其它合适的双稳态开关装置。

当第一接触器34和第二接触器36都闭合且双稳态开关26打开，即停用时，没有电流流过低阻抗放电电阻器24，且因此没有潜在或剩余电力损失。当第一触发电路40或第二触发电路50产生对应启用信号29、31时，被动放电电路25的低阻抗放电电阻器24横跨高压总线14的正导体16和负导体18被动地释放存储在大容量电容器22、动力逆变器模块20和电动机器10中的电力。当第一接触器34和第二接触器36中的一个接触器打开时，第一触发电路40或第二触发电路50可产生对应启用信号29、31。另外，第一触发电路40和第二触发电路50与动力逆变器模块20电绝缘。

第一触发电路40包括变压器或其它电感装置，所述电感装置电连接到经由阻容(rc)电路和二极管电连接到第一接触器34的一侧的信号线35。当第一接触器34打开时，例如响应于点火开关28变成切断状态，信号线35从离散高态变成离散低态，这造成第一触发电路40中的电感反冲，从而产生启用信号29。启用信号是包括从低电压或零电压状态变成高电压状态的短期电感产生的脉冲信号。启用信号29经由电路32传递到双稳态开关26的栅极元件27，因此启用双稳态开关26。启用双稳态开关26导致电力流过被动放电电路25而从大容量电容器22、动力逆变器模块20和电动机器10释放电力。第二触发电路50类似于第一触发电路40，并包括变压器或其它电感装置，所述电感装置电连接到经由阻容(rc)电路和二极管电连接到第二接触器36的一侧的信号线37。当第二接触器36打开时，例如响应于点火开关28变成切断状态，信号线37从离散高态变成离散低态，这造成第二触发电路50中的电感反冲，从而产生启用信号31。启用信号31经由电路32传递到双稳态开关26的栅极元件27，因此启用双稳态开关26。启用双稳态开关26导致电力流过被动放电电路25而使大容量电容器22放电。如此，第一接触器34和/或第二接触器36的电感螺线管能为启用信号供应驱动力来启用双稳态开关26而使大容量电容器22放电。第一触发电路40和第二触发电路50可电绝缘并使用电感能来产生对应启用信号29、31。系统可经调谐而允许由启用信号29、31中的一个的单个启用信号来触发双稳态开关26，或可替代地，可需要启用信号29、31中两个启用信号来触发双稳态开关26。

低阻抗放电电阻器24可基于横跨高压总线14的电势幅值以及优选或所需的放电时间来设定尺寸。平均额定功率可减小到包括峰值动力容量的额定值，并因此不同于主动系统中所使用的装置的电阻。

驱动低阻抗放电电阻器24的额定功率的放电可基于横跨高压总线14的电势幅值、优选或所需的放电时间以及大容量电容器22的电容来确定。双稳态开关26的设计参数可基于横跨高压总线14的电势幅值、电流、优选的放电时间以及低阻抗放电电阻器24的电阻来确定。

本文描述的概念所包括的被动放电电路25消耗极少或不消耗电能，同时允许高压总线中电势的快速、自动放电。在某些实施例中，快速放电的时间段可小于五秒。放电电路25可进一步防止在焊接接触器34、36的情况时高压dc电源12的过量放电。放电电路25可响应于不受控发电机(ucg)模式中的操作并可在安全气囊展开的情况下提供保护。放电电路25可防止高压dc电源12的不经意放电，否则这会在系统下降或在点火熄灭时经历较高重力时造成。

图2示意性图示了动力逆变器模块220的另一实施例，其包括用于横跨高压总线214释放电力的被动放电电路225，其中高压总线214电连接在高压dc电源212与动力逆变器模块220之间。动力逆变器模块220可以是马达控制系统200的实施例的元件，马达控制系统200包括由动力逆变器模块220使用来自高压dc电源212的电力操作性地控制的电动机器210。动力逆变器模块210和马达控制系统200类似于参考图1描述的那些元件。

动力逆变器模块220经由高压总线214的正导体216和负导体218电连接到高压dc电源212。高压总线214分别包括第一接触器234和第二接触器236，其受控制而将高压总线214的对应正导体216和负导体218连接到高压dc电源212的正侧和负侧。第一接触器234优选地与第一触发电路240连通，且第二接触器236优选地与第二触发电路250连通。动力逆变器模块220包括大容量电容器222，其电布置在高压总线214的正导体216与负导体218之间。第一接触器234和第二接触器236是电感式受控的常开式开关装置，其电连接到点火开关228。当点火开关228处于切断状态时，第一接触器234和第二接触器236打开，且当点火开关228处于接通状态时，第一接触器234和第二接触器236闭合。动力逆变器模块220包括类似于参考图1描述的逆变器38的逆变器238。

被动放电电路225安置于高压总线214的正导体216与高压总线214的负导体218之间。被动放电电路225包括双稳态开关226、低阻抗放电电阻器224以及与第一触发电路240和第二触发电路250连通的电路232。

双稳态开关226与低阻抗放电电阻器224串联电连接在正导体216与负导体218之间。在某些实施例中，双稳态开关226可以是晶闸管或包括栅极元件227的另一硅控整流器。在某些实施例中，栅极元件227优选地经由电路232与第一触发电路240和第二触发电路250连通。

当第一接触器234和第二接触器236都闭合且双稳态开关226闭合，即停用时，没有电流流过低阻抗放电电阻器224，且因此没有潜在或剩余电力损失。当第一触发电路240或第二触发电路250产生对应启用信号229、231时，被动放电电路225的低阻抗放电电阻器224横跨正导体216和负导体218释放大容量电容器222、动力逆变器模块220和电动机器210中的电能。当第一接触器234和第二接触器236中的一个接触器打开时，第一触发电路240或第二触发电路250可产生对应启用信号229、231。

第一触发电路240包括变压器或其它电感装置，所述电感装置的第一侧电连接到经由阻容(rc)电路和二极管电连接到第一接触器234的一侧的信号线235。变压器的第二侧电连接到与电路232连通的一次性多频振荡器装置245。当第一接触器234打开时，例如响应于点火开关228变成切断状态，信号线235从离散高态变成离散低态，这造成第一触发电路240中的电感反冲，从而产生脉冲信号，所述脉冲信号被输入到一次性多频振荡器装置245，接着产生具有离散“1”或高电压状态的启用信号229。启用信号229经由电路232传递到双稳态开关226的栅极元件227，因此启用双稳态开关226。启用双稳态开关226导致电力流过被动放电电路225而使大容量电容器222放电。

第二触发电路250类似于第一触发电路240，并包括变压器或其它电感装置，所述电感装置电连接到经由阻容(rc)电路和二极管电连接到第二接触器236的一侧的信号线237。变压器的第二侧电连接到与电路232连通的一次性多频振荡器装置255。当第一接触器234打开时，例如响应于点火开关228变成切断状态，信号线237从离散高态变成离散低态，这造成第二触发电路250中的电感反冲，从而产生脉冲信号，所述脉冲信号被输入到一次性多频振荡器装置255，接着产生具有离散“1”或高电压状态的启用信号231。启用信号231经由电路232传递到双稳态开关226的栅极元件227，因此启用双稳态开关226。启用双稳态开关226导致电力流过被动放电电路225而使大容量电容器222、动力逆变器模块220和电动机器210放电。第一触发电路240和第二触发电路250可电绝缘并产生对应启用信号229、231。系统可经调谐而允许由启用信号229、231中的一个的单个启用信号来触发双稳态开关226，或可替代地，可需要启用信号229、231中两个启用信号来触发双稳态开关226。

图3示意性图示了动力逆变器模块320的另一实施例，其包括用于横跨高压总线314释放电力的被动放电电路325，其中高压总线314电连接在高压dc电源312与动力逆变器模块320之间。动力逆变器模块320可以是马达控制系统300的实施例的元件，马达控制系统300包括由动力逆变器模块320使用来自高压dc电源312的电力操作性地控制的电动机器310。动力逆变器模块320和马达控制系统300类似于参考图1描述的那些元件。

动力逆变器模块320经由高压总线314的正导体316和负导体318电连接到高压dc电源312。高压总线314分别包括第一接触器334和第二接触器336，其受控制而将高压总线314的对应正导体316和负导体318连接到高压dc电源312的正侧和负侧。第一接触器334优选地与第一触发电路340连通，且第二接触器336优选地与第二触发电路350连通。动力逆变器模块320包括大容量电容器322，其电布置在高压总线314的正导体316与负导体318之间。第一接触器334和第二接触器336是电感式受控的常开式开关装置，其电连接到点火开关328。当点火开关328处于切断状态时，第一接触器334和第二接触器336打开，且当点火开关328处于接通状态时，第一接触器334和第二接触器336闭合。动力逆变器模块320包括类似于参考图1描述的逆变器38的逆变器338。

被动放电电路325安置于高压总线314的正导体316与高压总线314的负导体318之间。被动放电电路325包括第一双稳态开关326、低阻抗放电电阻器324以及与具有栅极377的第二双稳态开关376串联布置的限流电阻器375。第二双稳态开关376包括与第一双稳态开关326的栅极327连接的输出线。第二双稳态开关376的栅极377连接到与触发复合电路360连通的电路332。双稳态开关326与低阻抗放电电阻器324串联电连接在正导体316与负导体318之间。这个实施例提供了较高敏感性变体，其中接触器334、336中使用的线圈可设定尺寸使得其缺乏足够能量来驱动第一双稳态开关326的栅极元件327。第二双稳态开关376在启用时偏压第一双稳态开关326，其在大容量电容器322中得到能量。

触发复合电路360是逻辑或栅极或适应多个输入信号的另一合适装置，所述输入信号包括来自第一触发电路340的第一启用信号329、来自第二触发电路350的第二启用信号331、第三启用信号361、第四启用信号362以及第五启用信号363。第三启用信号361、第四启用信号362和第五启用信号363可来自于车辆控制器、维修控制器、加速计或另一合适源。放电电路325可响应于不受控发电机(ucg)模式中的操作并可在安全气囊展开的情况下提供保护。放电电路325可防止高压dc电源312的不经意放电，否则这会在系统下降或在点火熄灭时经历较高重力时造成。

当第一接触器334和第二接触器336都闭合且双稳态开关326闭合，即停用时，没有电流流过低阻抗放电电阻器324，且因此没有潜在或剩余电力损失。当第一触发电路340或第二触发电路350产生对应启用信号329、331或第三启用信号361、第四启用信号362以及第五启用信号363中的一个产生非零信号时，第二双稳态开关376启用，这触发了第一双稳态开关326的栅极327，因此使其启用。启用双稳态开关326导致电力流过被动放电电路325而使大容量电容器322、动力逆变器模块320和电动机器310放电。第一触发电路340和第二触发电路350可电绝缘并产生对应启用信号329、331。系统可经调谐而允许由启用信号329、331中的单个启用信号来触发双稳态开关326，或可替代地，可需要启用信号329、331中两个启用信号来触发双稳态开关326。当第一接触器334和第二接触器336中的一个接触器打开时，第一触发电路340或第二触发电路350可产生对应启用信号329、331。

第一触发电路340包括变压器或其它电感装置，所述电感装置的第一侧电连接到经由阻容(rc)电路和二极管电连接到第一接触器334的一侧的信号线335。变压器的第二侧电连接到触发复合电路360。当第一接触器334打开时，例如响应于点火开关328变成切断状态，信号线335从离散高态变成离散低态，这造成第一触发电路340中的电感反冲，从而产生脉冲信号，接着产生具有离散“1”或高电压状态的启用信号329。

第二触发电路350类似于第一触发电路340，并包括变压器或其它电感装置，所述电感装置电连接到经由阻容(rc)电路和二极管电连接到第二接触器336的一侧的信号线337。变压器的第二侧电连接到触发复合电路360。当第一接触器334打开时，例如响应于点火开关328变成切断状态，信号线337从离散高态变成离散低态，这造成第二触发电路350中的电感反冲，从而产生脉冲信号，接着产生具有离散“1”或高电压状态的启用信号331。

术语控制器、控制模块、模块、控制件、控制单元、处理器和类似术语涉指专用集成电路(asic)、电子电路、中央处理单元(例如微处理器以及呈存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)形式的相关联的非暂时性存储部件)的任何一种或多种组合。非暂时性存储部件能够存储机器可读指令，其形式是一个或多个软件或固件程序或例行程序、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路以及可由一个或多个处理器存取来提供所述功能的其它部件。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器以及监测来自传感器的输入的相关装置，所述装置以预设取样频率监测这类输入或响应于触发事件。软件、固件、程序、质量、控制例行程序、代码、算法和类似术语意指任何控制器可执行指令集，包括校准和查找表。每个控制器执行控制例行程序来提供所需功能，包括检测来自感测装置和其它联网控制器的输入，以及执行控制和诊断指令来控制致动器的操作。例行程序可以定期执行，例如，在进行操作期间每100微秒执行一次。可替代地，例行程序可响应于触发事件的发生而执行。控制器之间的通信以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可使用直接有线点对点链路、联网通信总线链路、无线链路或任何其它合适的通信链路来实现。通信包括交换呈任何合适形式的数据信号，例如包括经由导电介质交换电信号，经由空气交换电磁信号，经由光学波导交换光学信号等。数据信号可包括表示来自传感器的输入的模拟、离散或数字化模拟信号，表示致动器命令的信号，以及控制器之间的通信信号。术语“模式”涉指基于处理器或处理器可执行代码以及模拟装置或物理过程的物理存在的相关联校准。此外，应注意的是，术语“信号”意指输送信息的可检测到的物理量，并且可以是能够行进穿过介质的任何合适波形(例如电、光学、磁性、机械或电磁)，诸如dc、ac、正弦波、三角形波、方形波、振动等。

具体实施方式和图式或附图是支持并描述本教示内容，但本教示内容的范围仅由权利要求所限定。虽然已经详细描述了用于执行本教示内容的一些最佳模式和其它实施例，但存在各种替代设计和实施例来实行附属权利要求中所限定的本教示内容。