用于将dc电压转换为ac电压以及反之亦然的电结构的制作方法_4

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无源功率组件(例如电容器6)上的故障。
[0145]这些故障根据52由遥控单元14的微控制器16和/或通过FPGA 20检测到。作为安全预防,第二控制模式被生成然后应用到开关单元12,并且此第二控制模式如此以致转换器2采用根据53的配置,其中电定子绕组4的三相短路。
[0146]因此,马达转矩变为0,以致根据54车辆不再由电动机推进并且慢慢地减速。框55对应于故障发生在链路19的情况。此故障根据56由FPGA 20检测到。第二控制模式由控制块13生成,并且被应用到开关单元12,从而然后导致转换器2转变为如根据53的相同配置,以便到达与框54对应的状态。
[0147]框58对应于高压环境中的组件(例如在桥11的开关单元12的驱动器处)的失控。此故障根据59由遥控单元14和/或通过FPGA 20检测到。第二控制模式然后由遥控单元14和/SSFPGA 20生成,然后应用到开关单元12。此第二控制模式是这样的,当它被应用时,转换器2采用根据60的配置,其中电定子绕组4的两相短路。
[0148]因此,马达转矩变为0,以致仍然根据54,车辆不再由电动机推进并且慢慢地减速。
[0149]作为变体,当根据59遥控单元14或FPGA 20检测到故障时,所生成的第二控制模式可以这样,当它被应用到开关单元12时,转换器2采用配置61,其中桥11短路,使得电定子绕组4的仅两相仍然被使用。那么仅两个H桥11是有效的(active)。从而,电动机的性能水平(performance level)被减小,即,马达可以供应的最大功率被减小,后者以根据62的状态结束。
[0150]框63对应于故障发生在H桥的有源功率组件上。此故障根据59由遥控单元14和/或通过FPGA 20检测到,从而转换器然后可以以根据60或61的配置结束。
[0151]总之,当检测到以下故障的至少一个时,DC/AC转换器2可以采用根据53的配置:
[0152]-与管理者的通信、CAN链路的丢失或劣化,即低电压环境中的故障,
[0153]-SPI链路19或FPGA 20的模块31之一中的丢失或劣化,
[0154]-遥控单元14的微控制器16的丢失或劣化,
[0155]-微控制器16的供电的丢失或劣化,
[0156]-用于电机的转子的位置的传感器的供电的劣化,此传感器与遥控单元14交互,或者由此传感器供应的位置测量的丢失或劣化,
[0157]-用于电动机的紧急停止程序的丢失或劣化,
[0158]-在电动机处的大故障,
[0159]-EMC滤波器9或者布置在HV电池和逆变器之间的EMC滤波器的丢失,
[0160]-电容器6的丢失,
[0161]-控制块13的处理单元20的供电的丢失或劣化,
[0162]-确保被放置在电能存储单元3和DC/AC电压转换器2之间的功率连接器的正确的断开连接的信号的丢失或劣化。
[0163]当一个或多个故障发生在结构I的单一区域(compartment)之内时,即在单一控制块13之内或在单一 H桥11之内考虑的示例中,可以到达配置60或61。
[0164]此故障是至少以下之一:
[0165]-在桥11中的电流测量链和/或桥11中的电压测量链中的丢失或错误,
[0166]-在电定子绕组4处丢失桥11的连接,
[0167]-控制块13的处理单元20的丢失或劣化,
[0168]-与每个开关单元12相关联并从处理单元20向每个开关单元12发送设定点的驱动器的丢失或劣化,
[0169]-控制块13的处理单元20的供电的丢失或劣化。
[0170]图5对应于这样的情况:在将第一控制模式应用到开关单元12时,并且在转换器2作为从电网通过电定子绕组4对电能存储单元3充电的整流器操作时,在结构I中检测到故障。
[0171]可能发生根据框50、51、55、58和63的相同的故障,并且根据框65可以由遥控单元14或通过FPGA 20检测到。
[0172]在这种情况中,两个替换的控制模式然后可以被生成,并且由转换器2的桥11的开关单元12应用。
[0173]这些第二控制模式之一导致转换器2转变为根据67的配置,其中由于对控制块13的供电的停止而中断开关单元12的控制,并且此配置对应于结构I的状态68,其中没有电网对电能存储单元的充电。
[0174]另一个第二控制模式导致转换器2转变为根据69的配置,其中劣化的充电发生。例如,此劣化的充电对应于以用于电能存储单元3中的电流的减小的设定点值来充电。结构I然后处于状态66,其中在减小的性能水平处实行对电能存储单元3的充电,充电时间显著地更长。
[0175]因而可以通过成为问题的桥的处理单元20来实行对桥11的状态的分析或诊断以及根据在此桥11中是否检测到故障来确定要应用的策略,如果必要使用由链路19从遥控单元14发送的信息。
[0176]在刚刚描述的示例中,结构I缺少放置在转换器2和电能存储单元3之间的DC/DC电压转换器,使得在转换器2的DC接口上的电压基本上等于电能存储单元3的端子上的电压。然而本发明不被限制于此,如现在将看到的。
[0177]图6表示根据本发明的第二示例实现方式的结构I。由于此结构I额外地包括放置在电容器6和电能存储单元3之间的DC/DC电压转换器70,即转换器70还被布置在所述单元3和DC/AC电压转换器2之间,所以此结构I不同于已经参照图1至5描述的结构I。
[0178]DC/DC电压转换器70提供用于将电能存储单元3的端子间的电压的值适配为适合于供应电定子绕组4的电压的值,并且反之亦然。此转换器70在这种情况中是交叠的(interleaved),包括若干支路。每个支路在这个示例中包括:
[0179]-与电容器6并联地安装并且包括两个串联的开关单元71的臂,两个开关单元71通过中点73可控制并分开,
[0180]-绕组74,一端连接到臂的中点73,并且另一端连接到电能存储单元3的高压正端子。
[0181]在所考虑的示例中,转换器70的支路的数量等于转换器2的臂的数量,即6,并且支路是成对的,一对75的一个支路的绕组74与所述对75的另一支路的绕组74磁耦合。
[0182]在此示例中,每个支路对75与图中没有表示的控制块相关联,并且负责驱动此对75的所有开关单元71。每个控制块专用于一个支路对75,并且它可以在每个方面或不同于先前描述的转换器2的桥11的控制块13。专用于支路对75的每个控制块显著地包括数字处理单元77,数字处理单元77与先前描述的数字处理单元20相似或一样。
[0183]此处理单元77例如使用FPGA来实现,并且它可以仅仅通过缺少模块37而不同于参照图3描述的处理单元。每个处理单元77然后经由链路19与遥控单元14通信,后者被控制块13的处理单元20共享。链路19包括例如若干线,并且一条线分配给处理单元20和遥控单元14之间的数据的交换,而另一条线被分配给处理单元77和遥控单元14之间的数据的交换。
[0184]类似于之前描述的,当每个处理单元20和每个处理单元77使用FPGA来实现时,并且当通过遥控单元14的处理使用微控制器时,经由链路19的通信在FPGA和微控制器16之间发生,并且一个FPGA是主设备。
[0185]在图6的示例中,结构I包括6个控制块,SP:
[0186]-三个控制块13,每个专用于DC/AC电压转换器2的H桥11,以及
[0187]-三个控制块,每个专用于DC/DC电压转换器70的支路对75。
[0188]因而,在此结构中存在三个处理单元20和三个处理单元77,即当每个处理单元20或77使用FPGA来实现时,6个FPGA。
[0189]专用于转换器70的每个支路对75的控制块的存在可以提供用于补救在所述对75之内或所述对75的控制块之内发生的以下故障:
[0190]-对75中的电流测量链或对75中的电压测量链中的丢失或错误,
[0191]-对75的控制块的处理单元77的丢失或劣化,
[0192]-与每个开关单元71相关联并从处理单元77向每个开关单元71发送设定点的驱动器的丢失或劣化,
[0193]-当所述对75的控制块使用电能存储单元3时,所述对75的控制块的辅助能量源的丢失。
[0194]现在将参照图8和图9描述结构1,其仅通过代替具有以下的事实不同于刚刚描述的结构1:
[0195]-专用于DC/AC电压转换器2的H桥11的控制块13,和
[0196]-专用于DC/DC电压转换器70的每
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