用于驱动逆变器的功率模块中的半桥的拓扑开关的方法与流程

本发明涉及电动汽车领域，具体涉及用于电驱动器的电子模块。

背景技术：

1、近几十年来，诸如功率电子模块的电子模块在机动车辆中的使用显著增加。这一方面是由于提高燃油经济性和车辆性能的需要，另一方面是由于半导体技术的进步。这种电子模块的主要部件是dc/ac逆变器，该dc/ac逆变器用于通过多相交流电(ac)为诸如电马达或发电机等电机供电。由诸如电池或蓄电池等直流能源产生的直流电被转换成多相交流电。为此，逆变器包括各种电子部件，通过这些电子部件实现桥电路(诸如半桥)，例如半导体功率开关，也称为功率半导体。

2、除了正常操作之外，在某些情况下还可能出现各种故障情况，因此这些故障情况超出了正常操作的范围。然而，这些区域必须被控制到不会发生完全故障或完全破坏的范围内。这些可能的故障情况之一是桥短路。在桥短路发生期间会产生很大的短路电流，必须将其及时检测并尽快关断。这里的挑战是，如果在拓扑开关处没有及时检测到桥短路，则能量值会非常迅速地增加，这可能会导致拓扑开关的热破坏。另外，在拓扑开关检测到桥短路后，应尽快关断桥短路电流，以防止拓扑开关因能量值上升而过热。然而，在快速关停期间，拓扑开关处会产生非常高的过电压。该电压可能超过半导体的最大电压兼容性，这也可能导致半导体的破坏。因此，为功率电子系统开发安全的短路耐受强度并在所有情况下保证它是非常困难的，并且常常需要妥协。

3、因此，本发明的目的是提供一种用于驱动逆变器的功率模块中的半桥拓扑开关的方法，其提供改进的短路耐受强度。

技术实现思路

1、该目的通过独立权利要求的特征来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。

2、提出了一种用于驱动逆变器的功率模块中的半桥的两个互补的拓扑开关的方法，其中在第一步骤中，在拓扑开关中的一个拓扑开关处检测到桥短路，并且在第二步骤中，首先将与检测到桥短路的拓扑开关互补的拓扑开关断电，并且在时间上随后的第三步骤中，将检测到桥短路的拓扑开关中的短路电流关断。

3、通过刚好在关断检测到短路的拓扑开关中的短路电流之前关断互补的拓扑开关，分配了到上述两个拓扑开关的过电压。因此，关断瞬间的最大过电压和短路期间要耗散的最大能量都降低了。

4、在一个实施例中，在第一步骤中通过检测在此处检测到桥短路的拓扑开关的功率半导体的退饱和来进行桥短路的检测。

5、在一个实施例中，互补的拓扑开关在检测到桥短路时立即断电。

6、在一个实施例中，该方法在功率模块的集成部件中实现。

7、在一个实施例中，拓扑开关中的一个拓扑开关是高侧开关，另一个是低侧开关，每个拓扑开关包括至少一个功率半导体。

8、此外，提供一种电路装置，该电路装置是用于驱动配备有电驱动器的车辆的电驱动器的电子模块的逆变器的功率模块的一部分，所述电路装置包括至少一个半桥，该至少一个半桥具有由所描述的方法驱动的两个互补的拓扑开关。

9、此外，提供一种集成部件，在该集成部件中，所描述的方法被实现为软件产品，其中该集成部件是用于驱动配备有电驱动器的车辆的电驱动器的电子模块的逆变器的功率模块的一部分。

10、此外，提供一种包括集成部件的逆变器。此外，提供一种车辆的电驱动器，该电驱动器包括用于驱动该电驱动器的电子模块，所述模块包括具有所描述的电路装置或所描述的集成部件的逆变器，或所述模块包括所描述的逆变器。还提供了一种包括所描述的电驱动器的车辆。

11、根据本发明的示例性实施例的以下描述并参考示出根据本发明的细节的附图以及根据权利要求，本发明的进一步的特征和优点将变得显而易见。在本发明的变型中，各个特征可以单独地实现或者以任意组合一起实现。

技术特征：

1.一种用于驱动逆变器的功率模块中的半桥的两个互补的拓扑开关的方法，其中

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一步骤(s1)中，通过对检测到所述桥短路的所述拓扑开关的功率半导体的退饱和进行检测，来进行对桥短路的检测。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在检测到所述桥短路时，互补的所述拓扑开关被立即断电。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在所述功率模块的集成部件中实现所述方法。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述拓扑开关中的一个拓扑开关是高侧开关并且另一个拓扑开关是低侧开关，每个拓扑开关包括至少一个功率半导体。

6.一种电路装置，所述电路装置是电子模块的逆变器的功率模块的一部分，所述电子模块用于驱动配备有电驱动器的车辆的所述电驱动器，

7.一种集成部件，在所述集成部件中，根据权利要求1至5中的一项所述的方法被实现为软件产品，其中，所述集成部件是电子模块的逆变器的功率模块的一部分，所述电子模块用于驱动配备有电驱动器的车辆的所述电驱动器。

8.一种逆变器，所述逆变器包括根据权利要求7所述配置的集成部件。

9.一种车辆的电驱动器，所述电驱动器包括用于驱动所述电驱动器的电子模块，所述模块包括具有根据权利要求6所述的电路装置或根据权利要求7所述的集成部件的逆变器，或者所述模块包括根据权利要求8所述的逆变器。

10.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求9所述的电驱动器。

技术总结
提出了一种用于驱动逆变器的功率模块中的半桥的拓扑开关的方法，具体地一种用于驱动逆变器的功率模块中的半桥的两个互补的拓扑开关的方法，其中，在第一步骤中，在拓扑开关中的一个拓扑开关处检测桥短路，并且然后在第二步骤中，首先将与检测到桥短路的拓扑开关互补的拓扑开关断电，并且在时间上随后的第三步骤中，将检测到桥短路的拓扑开关中的短路电流关断。

技术研发人员：马克·拉施,塞巴斯蒂安·贝索尔德
受保护的技术使用者：采埃孚股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10