用于有源整流器在甩负荷情况下的过压保护的制作方法_4

文档序号:9713838阅读:来源:国知局
为开关元件SI至S5或另一方面为开关元件S6至S10,并且通过由此将分别一个整流器支路H或L的一方面为开关元件SI至S5或另一方面为开关元件S6至SlO切换为导通的,可以建立相对应的短路。如果短路被解除,那么电压又上升。该过程可以被用于调节输出电压和/或用于消除发电机的过压。如所提及的那样,这在使用按照现有技术(如其在图1A中所示出的那样)的各个单独的分析电路4U至4Y的情况下然而不可靠地实现。这在下面参考图2被阐明。按照本发明的实施形式的解决方案在随后的图1B和IC中并且参考图3A和3B被阐明。
[0079]在图1B和IC中,装置分别被配备有五相的发电机2和具有如在图1A所示出的那样并且带有相对应的参考符号的五个半桥的有源桥式整流器I。
[0080]在图1B中所示出的例子中,操控电路4U至4Y分别具有同步单元41,所述同步单元41经过同步端子c被接到共同的同步线路42上。如事先所解释的和参考图3A和3B所描述的那样,操控电路4U至4Y可以例如通过将对应于逻辑“一”的信号施加到同步线路42上或通过结束相对应的信号来交换。经过未示出的其它端子,同步单元41也可以(例如经过串行总线系统)与故障诊断单元相连。这尤其是在图3B中被示出。
[0081]在图1C中所示出的例子中,发电机调节器22也具有通信接口223。如果如所提及的那样经过发电机调节器22的通信接口 223探测到附在同步线路42上的同步信号,并且必要时如事先所解释的那样可以使该同步信号合理化,那么可以设置的是:发电机调节器将用于其励磁场的电压供电切断确定的最小时间,使得该励磁场(例如经过续流二极管)衰减。可替换地,调节器可以经过同样监控同步线路的附加的逻辑电路而经过开关元件S22完全与电压供电分开,使得励磁场衰减并且调节器也不可以重调(nachregeln)。
[0082]在图2中,在按照现有技术的有源桥式整流器中的不对称效应被阐明,如参考图1A所阐明的那样,所述有源桥式整流器的半桥具有各个单独的没有按照本发明的解决方案的操控电路。出于清楚性原因,图2涉及三相有源桥式整流器,然而所述解释以相同的方式也适用于五相有源桥式整流器(如该五相有源桥式整流器在图1A至IC中所阐明的那样)或者具有其它相数的有源桥式整流器。
[0083]在图2中,相对应的整流器的半桥U至W的各个单独的操控电路的上限(有效的)阈值分别用30U至30W标明,下限(有效的)阈值相对应地用3IU至3IW标明。明显的是,半桥W的操控电路的上限和下限阈值30W和31W在半桥V的操控电路的阈值30V和31V之上,所述半桥V的操控电路的阈值30V和31V又在半桥U的操控电路的阈值30U和31U之上。
[0084]在曲线图300中,如其例如附在这样的有源桥式整流器的直流电压端子(例如直流电压端子B+)上的那样,电压变化过程301相对于在横坐标上的以s为单位的时间t被绘制为在纵坐标上的以V为单位的电压值U。
[0085]在此,常规的运行在时间点t0到tLD之间实现,电压变化过程301的电压值在进行整流时常见的范围内,并且对应于例如用于车载电网的额定电压(例如12V)。相对应的有源桥式整流器由此处于常规的整流器运行中。在时间点tLD,甩负荷例如通过切断车载电网中的耗电器而实现。所述电压变化过程301的电压值突然上升。
[0086]在点311,所述电压变化过程301的电压值达到半桥U的操控电路的上限阈值30U。该半桥U的为此所设置的开关元件(例如低压侧开关元件)因而被切换为导通的。电压上升因此逐渐平坦,但是在点312处还达到半桥V的操控电路的上限阈值30V。该半桥V的为此所设置的开关元件由此也被切换为导通的。基于此,电压变化过程310的电压值下降。由此不再达到半桥W、30W的操控电路的上限阈值30W,使得该半桥W的相对应的开关元件停留在常规操控(例如被时控的操控)中,在时间点t0到tLD之间也经历所述常规操控。
[0087]在点313,电压变化过程301的电压值达到半桥W的操控电路的下限阈值3IW。因为该操控电路然而事先还没有开始相对应的开关元件的导通状态,所以这里没有出现变化。
[0088]然而在点314,电压变化过程301的电压值达到半桥V的操控电路的下限阈值31V。半桥V的操控电路4U现在结束相对应的开关元件的持久地导通的状态,并且回到也在时间点t0到tLD之间实现的常规的操控(例如被时控的操控),使得只有由半桥U的操控电路所操控的开关元件还保持在持久地导通的状态下。
[0089]然而因为现在只有这一个开关元件还被切换为持久地导通的,所以电压变化过程301的电压值又增加。所述由半桥U的操控电路所操控的开关元件可以因而不再进入常规操控,因为不再达到下限阈值31U。所述由半桥U的操控电路所操控的开关元件经此过度剧烈地被加载荷。
[0090]在图3A和3B中,为了解决该问题,部分地示出了所建议的整流器模块40,如其可以针对相对应的有源桥式整流器1(如其例如在图1A至IC中所示出的那样)的所有半桥U至Y而投入使用的那样。相对应的整流器模块的不是所有部件都被示出;例如只有开关元件S6被示出。在这种情况下,同步单元41分别以虚线包括的方式被示出。如所提及的那样,该同步单元41经过同步端子c被接到同步线路42上。
[0091]在所有情况下都设置的监控单元用43标明。在所示出的例子中,该监控单元拥有三个输入端431,其中这里在中间示出的输入端与有源桥式整流器I的正的直流电压端子B+相连并且这里在上面和在下面示出的端子被设立用于预给定相应的上限阈值和下限阈值(例如30U和31U)(参见图2)。如果超过上限阈值30U的信号附在有源桥式整流器I的正的直流电压端子B+上,那么经过监控单元43的输出端432向同步单元41的或门(ODER-Gatter)413输出请求信号(例如逻辑“一”)。
[0092]在监控单元43中或者在其输出端上可以集成关断延迟装置(Ausschaltverzoegerung),也就是说例如立即接通监控单元43的逻辑“一”的块(Block),然而该块时间延迟地进行反接到逻辑“零”。
[0093]基于此,同步单元41的或门413经过输出端441向控制模块44输出相对应的信号(例如同样为逻辑“一”),所述控制模块44被设立为:只要经过同步单元41的或门413的输出端441输出相对应的信号,就持久地操控分别为此所设置的开关元件(例如在半桥U中的开关元件S6)。易于理解的是,也可以向相对应的开关元件S6和在相对应的半桥中的分别其它的开关元件(这里是半桥U中的开关元件SI)输出其它信号,例如由控制单元3在正常的整流器运行中提供的时控信号。
[0094]如果超过所提及的上限阈值30U的信号附在有源桥式整流器的正的直流电压端子B+上,那么经过监控单元43的输出端432同时向同步单元41的驱动电路414输出请求信号(例如逻辑“一”)。同步单元41的驱动电路414引起开关元件S41的闭合,由此例如有源桥式整流器的正的直流电压端子B+的经过适当的电阻Rl附上的电压被拉到接地并且由此向同步线路42输出相对应的同步信号。
[0095]如果不再超过所提及的上限阈值30U的信号附在有源桥式整流器的正的直流电压端子B+上,其中然而该信号事先已超过所述上限阈值30U,那么经过监控单元43的输出端432继续输出请求信号(例如逻辑“一”),直到在有源桥式整流器的正的直流电压端子B+上的该信号低于下限阈值31U。一旦这被实现,就经过监控单元43的输出端432必要时时间延迟地不再输出请求信号(例如逻辑“一”)。现在,例如逻辑“零”附在监控单元43的输出端432上。因而现在开关元件S41借助于驱动电路414被打开。
[0096]但是只要任意的其它的同步单元41(参见在图1A至IC中的相同地被构造的操控电路4U至4Y)还没有低于下限阈值(参见在图2中的相对应的阈值31V和31W)的相对应的低于,同步信号就继续附在同步线路42或同步端子c上。同样的情况适用于:操控电路4U的监控单元43本身虽然还没有探测到附在有源桥式整流器的正的直流电压端子B+上的信号超过上限阈值30U,但是其它的操控电路4V至4Y的相对应的监控单元探测到了附在有源桥式整流器的正的直流电压端子B+上的信号超过上限阈值30U。
[0097]例如借助于接收电路411接收到附在同步线路42上的同步信号。由接收电路411所输出的信号可以被输送给合理化电路412,所述合理化电路412如上面所解释的那样进行合理化。如果在合理化电路412中的合理化得出附在同步线路42上的同步信号的正的合理性,那么向或门413输出例如又以逻辑“一”为形式的相对应的信号并且经此也促使操控电路44用于将相对应的第一开关元件(这里S6)切换为导通的。只有当不再有相对应的信号附在同步线路42上和经过输出端432附上时,才结束第一开关元件(这里S6)的布线。
[0098]操控电路40的在图3B中所示出的实施形式相对于在图3A中所示出的实施形式被扩展。在图3B中所示出的实施形式呈现出优点,因为以此可以通过使用已经针对按照本发明的同步被提供的硬件来进行结构上简单的并且由此成本有利的监控。该监控允许识别出在被分配给各个半桥U至Y的操控电路4U至4Y中的故障。相对应的发电机装置由此是有诊断能力的并且经此满足对随车诊断(Onboard-Diagnose,OBD)的严格的要求,而且引起按照ISO 26262的更高的系统安全性,其方式是向上级系统(例如控制单元3)输出故障消息。尽管如此,有源桥式整流器的模块性或灵活性保持被获得。如例如唤醒(Wakeup)和休眠(Sleep)(节能功能)那样的附加功能可以集中地被操控。
[0099]附加地,在操控电路4U的在图3B中所示出的实施形式中设置有到如下相对应的总线系统的串行接口 417 (例如LIN接口):例如故障诊断单元4 5被接到所述相对应的总线系统。此外,还设置有与门418(UND-Gatter)。此外,操控电路4U的硬件结构和连接保持不变。
[0100]在此,操控电路4U具有适当的总线控制器415。只有当由合理化电路412所输出的信号附在与门418的输出端时,与门418才向该驱动电路414输出信号。该信号用信号通知:附在正的直流电压端子B+上的电压小于最大值(例如在12V电网的情况下小于16V)。
[0101]因而,如果附在正的直流电压端子B+上的电压大于该最大值(例如16V),那么总线控制器415的相对应的信号被忽略,使得操控电路4U至4Y的同步在甩负荷情况下不被干扰。同样,如果该电压大于例如16V,那么其它的总线参加者切断通信。
[0102]同步线路42(其信号也被输送给总线控制器415)可以通过后者与发电机调节器22的现存的同步线路
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