用于电机的操控电路、电驱动系统和用于使电机制动的方法与流程

本发明涉及一种用于电机的操控电路和一种具有这样的操控电路的电驱动系统。此外，本发明涉及一种具有电驱动系统的车辆，所述电驱动系统包括这样的操控电路。此外，本发明涉及一种用于使电机制动的方法。

背景技术：

1、完全或至少部分用电驱动的车辆包括具有电机的电驱动系统。这种电机为了驱动车辆能够在马达运行模式中借助于能量源的、像例如牵引电池的电能来驱动车辆。此外，所述电机也能够以发电机运行模式来运行，以便将车辆的动能转换成电能。例如，这种电能能够给车辆的牵引电池充电。

2、公开文献de 102011085347a描述了一种用于控制机动车的电机的方法，其中所述电机被构造用于提供驱动功率和再生能量。为了确定再生程度，要对当前的行驶状态进行测评。

3、此外，当前可用的电动车配备有机械的制动系统。

技术实现思路

1、本发明提供具有独立权利要求的特征的一种用于电机的操控电路、一种电驱动系统、一种电动车以及一种用于使电机制动的方法。其他有利的实施方式是从属权利要求的主题。

2、因此规定：

3、一种具有电阻和三点式逆变器的用于电机的操控电路。所述三点式逆变器包括直流电压接头和交流电压接头。所述直流电压接头具有第一连接点、第二连接点和中间接头。在此，所述电阻布置在所述中间接头与所述第一连接点之间。所述三点式逆变器被设计用于在所述交流电压接头上与电机连接。此外，所述三点式逆变器被设计用于在直流电压接头处在所述直流电压接头的中间接头与第二连接点之间与直流电压源连接。

4、此外规定：

5、一种电驱动系统，其具有按本发明的操控电路并且具有电机。所述电机在此与所述操控电路的交流电压接头电耦合。

6、此外规定：

7、一种电动车，其具有按本发明的用于电机的操控电路、尤其是具有按本发明的电驱动系统。

8、最后规定：

9、一种用于使电机制动的方法。该方法包括用于提供按本发明的操控电路的步骤。此外，所述方法包括用于对由所述电机在交流电压接头上提供的交流电压进行整流的步骤以及用于在操控电路的直流电压接头上提供经整流的交流电压的步骤。在此，尤其在处于所述中间接头与所述第一连接点之间的电阻上提供经整流的交流电压的电能的至少一部分。

10、本发明的优点

11、本发明基于以下认识，即：在发电机运行模式中在电机制动时，基本转速范围中的所述制动力矩比在场减弱范围中的明显更大。尤其所述场减弱范围中的制动力矩随着转速明显下降，从而刚好在高转速的情况下能够实现受限制的制动作用。

12、因此，本发明的构思是，考虑到这种认识并且提供一种用于电机的操控电路，所述操控电路即使在高转速的情况下也能够以尽可能高的制动作用使所述电机制动。尤其本发明的构思是，为所述电驱动系统的操控电路设置逆变器，该逆变器为了在再生运行模式中使电机制动而能够覆盖以下电压范围，所述电压范围比在马达运行模式中所述驱动系统馈电的直流电压源的电压高。为此，根据本发明设置了所谓的三点式逆变器或三级逆变器(英文：three level inverter)。在此，由所述直流电压源提供的电压不是在逆变器的外部接头之间加以提供，而是更确切地说在逆变器的中间接头与外部接头之间加以提供。此外，在所述逆变器的另一外部接头与中间接头之间设置了电阻、所谓的斩波器电阻。通过这个附加电阻，能够在制动运行中、尤其是在高马达转速的情况下将电能的一部分转换成热能。由此，总体上与在制动过程的期间又被反馈到所述直流电压源中的电能一起能够在所述三点式逆变器的两个外部接头之间输出明显更高的电压。由此，尤其在有待制动的电机的高转速的情况下能够实现明显更高的制动力矩。

13、所述三点式逆变器尤其能够是所谓的三级npc(中性点嵌位)逆变器。因为这样的逆变器的基本结构和运行对于本领域的技术人员来说是充分已知的，所以在这里省去详细描述。

14、如上面已经描述的那样，通过在所述三点式逆变器的中间接头与外部接头之间使用斩波器电阻，结合朝所述直流电压源中馈入电能，刚好在较高的转速的情况能够实现明显更高的制动力矩。由此必要时能够在所述电机的整个所设想的运行范围上实现足够高的制动力矩，从而例如能够在电动车中完全或部分地省去附加的机械的制动设备。

15、根据一种实施方式，所述操控电路还包括开关元件。所述开关元件能够布置在第一连接点与电阻之间的电路径中。所述开关元件能够例如是诸如mosfet或具有绝缘栅极接头的双极晶体管(igbt)的半导体开关元件。通过对于这个开关元件的受控的或受调节的操控，能够稳定相对应的中间电路电压。相应地，对于所述三点式逆变器中的开关元件的操控能够集中于对于所述电机上的必需的(制动)力矩的设定。由此，对于所述三点式逆变器的调节能够明显得到简化。对于所述相应的中间电路电压的设定例如能够通过对于所述开关元件的脉宽调制的操控来进行。

16、根据一种实施方式，所述操控电路包括至少一个二极管。所述至少一个二极管能够布置在第一连接点与电阻之间的电路径中。尤其能够在所述电阻与所述直流电压接头的第一连接点之间布置合适数量的二极管，以便维持最小中间电路电压。这具有的优点是，在所述操控电路的正常运行中存在最小中间电路电压，这使得所述三点式逆变器的二极管在正常运行的期间可靠地截止。

17、根据一种实施方式，所述操控电路还包括控制装置。所述控制装置被设计用于：在再生运行中至少部分地在处于直流电压接头的中间接头与第一连接点之间的电阻上提供交流电压接头的电能。此外，所述控制装置也能够同时在中间接头与第二连接点之间将电能馈入到直流电压源中。因此，总体上在所述第一连接点与所述第二连接点、即所述三点式逆变器的外部接头之间产生能够比所连接的直流电压源的电压高的电压。通过这种方式，能够刚好在较高转速的情况下显著地改进在所连接的电机上的制动功率。这也通过以下方式来实现，即：制动能量的仅仅一部分必须被储存在所述电池中并且一部分则能够在所述电阻中被转换成热能，这提供了如下优点：所述电池不必为了仅仅很少出现的比较强烈的制动动作而被过度设计。

18、根据一种实施方式，所述控制装置被设计用于：如果被连接在所述交流电压接头上的电机的转速大于预先确定的极限值，则将来自所述交流电压接头的电能传输至所述电阻。这种用于转速的预先确定的极限值例如能够相应于极限转速，对于所述极限转速来说在没有按本发明的斩波器电阻的情况下进行常规操控时会在场减弱范围内操控所述电机。此外，所述预先给定的转速也是能动态调整的，对于所述预先给定的转速来说所述电能的至少一部分通过处于直流电压接头的中间接头与第一连接点之间的斩波器电阻被转换成热能。尤其例如能够根据所述电机、逆变器和/或直流电压源的运行参数来调整所述转速极限。

19、根据一种实施方式，所述控制装置被设计用于检测被连接在直流电压接头的中间接头与第二连接点之间的电池的至少一个运行参数。在这种情况下，所述控制装置还能够被设计用于在使用所述电池的至少一个运行参数的情况下设定所述电阻上的电压。

20、尤其所述至少一个运行参数能够包括所述电池的充电状态或温度。通过这种方式，例如也能够在根据充电状态或温度来限制充电功率时实现所述电机的高的制动功率。为此，相应的电能能够通过处于直流电压接头的中间接头与第一连接点之间的斩波器电阻被转换成热能，而不是被馈入到所述直流电压源中。

21、只要有意义，上述设计方案和改进方案可以任意地相互组合。本发明的其他设计方案、改进方案和实现方案也包括本发明的之前或下面关于实施例所描述的特征的未明确提到的组合。尤其本领域技术人员也会将单个方面作为改进或补充而添加到本发明的相应的基本形式中。