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_3

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便在电能存储单元3和电绕组4之间提供电能的交换。
[0101]在此示例中电能被认为是用于驱动混动或电动车。例如这包括永久磁铁同步马达。电机呈现例如1W和10丽之间的额定功率值,尤其是在100W和200kW之间。在此示例中,电定子绕组4是三相的。
[0102]电能存储单元3可以是电池、超级电容器或者任何电池组或超级电容器组。例如,包括串联连接的电池的若干并联支路。电能存储单元3可以具有在60V和800V之间的额定电压,尤其是在200V和450V之间或600V和800V之间。
[0103]可以与电能存储单元3并联地安装电容器6。
[0104]如图1中表示,结构I可以包括连接器7,该连接器7适合于连接到传递在50Hz或60Hz的电压的工业电网。
[0105]例如,此连接器7经由被配置为消除电磁干扰的滤波器9连接到电定子绕组4的每一相10的中间点。例如,这是相位的中点,如申请WO 2010/057893中所教导。
[0106]在此示例中,转换器2将电能存储单元3的端子上的DC电压转换为对电定子绕组4供电的三相AC电压,以便允许对车辆的推进。
[0107]相反,转换器2可以将由网络供应并穿过电定子绕组4的AC电压转换为供应电能存储单元3的DC电压,以便提供对电能存储单元3的充电。然后,连接器7连接到电网的端子。
[0108]这里的转换器2包括三个H桥11,每个H桥由在电能存储单元3的端子之间并联安装的两个臂形成。在此示例中每个臂呈现串联安装的两个可逆开关单元12。开关单元12例如通过反向并联地安装晶体管和二极管来形成,必要时二极管是晶体管的本体二极管。晶体管可以是场效应、IGBT或双极型。
[0109]每个H桥11与驱动桥11的所有开关单元12的操作的控制块13相关联。对于每个开关单元12包括晶体管的情况,此控制块13注入提供用于改变晶体管的状态的栅极或基极电流。
[0110]如图2中表示,结构I包括经由链路19与每个控制块13交换数据的遥控单元14,其中链路19可以是全双工同步串行链路,例如SPI。在图1和图2的示例中,此数据的交换可以通过链路19穿过的单势皇15来发生。此势皇15显著地使用变压器或光耦合器,来提供例如电流隔离(galvanic isolat1n)。此皇15将遥控单元14所属的低压环境与控制块13、DC/AC电压转换器2、电能存储单元3和电定子绕组4所属的高压环境分离。
[0111]遥控单元14可以包括一个或多个处理系统,例如一个或多个微控制器16。遥控单元14可以经由CAN链路17与管理者(supervisor)通信。在车辆的应用中,管理者可以是车辆的引擎电子控制单元(ECU)。控制单元14可以负责生成关于桥11的每个臂中的电流和关于桥11的臂的端子上的电压的设定点值。
[0112]在经由链路19的通信的上下文中,一个控制块13可以是主块,如稍后将看到的,即由此控制块13来管理经由此链路19的通信。如果必要,遥控单元14与提供用于测量电机的定子中的温度的测量单元以及提供用于确定电机的转子的位置的测量单元相关联。
[0113]现在将参照图2更详细地描述每个控制块13。在此情况中从一个H桥到其它,每个控制块13是一样的。
[0114]每个控制块13包括数字处理单元20,该数字处理单元20被布置为接收关于相关联的H桥11的状态的信息,并且(必要时基于从遥控单元14接收的设定点)生成控制信号来驱动桥11的开关单元12。
[0115]处理单元20可以是可编程逻辑电路(或FPGA)。在这种情况中,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 20和微控制器16之间发生。FPGA 20可以是主设备而微控制器可以是从设备(slave)。
[0116]如图2中表示,驱动桥11的开关单元12的控制信号可以由处理单元20的功能块21生成,此功能块21与负责应用在桥11的一个或多个故障的事件中的各种策略的另一块22合作。
[0117]控制块13在示例中还包括被认为是建立对桥11的状态的诊断的部件。这些部件提供例如用于测量桥11的臂的端子间的电压,桥11的臂中的电流,例如借助旁路,或者测量位于桥11的两臂之间的点的温度。
[0118]通过这些部件测量的值然后被发送到处理单元20。如果必要,这些值可以被处理单元20自动分析,处理单元20可以生成控制信号来驱动桥11的开关单元12。作为变体,这些值被经由链路19发送到遥控单元14以便遥控单元14生成然后将由处理单元20用来生成驱动开关单元12的控制信号的设定点。
[0119]控制块13在示例中包括被认为是双电能供应,如在图10中可以看到的。此双供应由第一源200和第二源201形成。
[0120]第一源200例如是车上网络的电能源,因而车上网络的电能源传递低电压,例如约12V。控制块13的每个第一源200可以来自对于控制块来说公共的一个源,此公共源显著地是如上所述的车辆的车上网络的电能源。
[0121]如果必要,DC/DC电压转换器可以被放置在车上网络的电能源和每个控制块13之间以便提供用于降低由车上网络的电能源供应的电压的值。例如优选的是使用具有小于12V,例如6V或更少的值的电压来电供应控制块13。
[0122]此第一电能源200可以提供用于供应控制块13的各种组件,并且源200可以具备用于激活源200的部件,将它维持在工作中并且当它不再有必要操作时或者为了安全原因而中断它。
[0123]第二源201在此示例中使用已经可用的高压源,该高压源形成结构I的一部分或者可从其可接入。
[0124]在考虑的此示例中,第二源201使用由电能存储单元3供应的电压。DC/DC电压转换器,例如在2012年9月28日在法国提交的编号1259180的申请中描述的DC/DC电压转换器,可以提供用于将电能存储单元3的端子上的电压转换为与控制块13的电力供应兼容的低电压。
[0125]在图3中功能地表示图2的处理单元20。
[0126]此单元20包括:
[0127]-模块30,形成锁相环,从微控制器16接收时钟信号,例如时钟频率是10MHz,
[0128]-半双工模块31,负责经由链路19发送和接收数据,
[0129]-多个模拟/数字转换器33,连接到上述测量部件。这些转换器33提供用于获取由这些部件测量的模拟值以及它们的模拟/数字转换;
[0130]-模块34,生成关于供应开关单元的驱动器的电压的占空比值;
[0131]-模块35,生成将应用到桥11的开关单元12以便驱动这些开关单元的占空比值,从而当结构I被用于驱动车辆时控制DC/AC电压转换器2的操作,
[0132]-模块36,接收由先前描述的测量部件所提供的数字测量作为输入,以便执行对H桥11的状态的诊断,
[0133]-模块37,生成将应用到桥11的开关单元12以便驱动这些开关单元的开关单元12的占空比值,从而当结构I被用于对电能存储单元3充电时控制DC/AC转换器2的操作,
[0134]-可选地,数字/模拟转换器38,在四个通道上呈现输出,
[0135]-可选地,可视模块39,显示处理单元20的活动,以及
[0136]-存储和计算模块40。
[0137]现在将描述在上面的各种模块之间的交互。由模拟/数字转换器33接收的信息在穿过模块40之后被模块31发送到遥控单元14。遥控单元14基于至少此信息生成设定点,该设定点经由链路19被发送到模块31,然后在穿过模块40之后被发送到模块34和35。
[0138]来自负责建立对桥11的状态的诊断的模块36的信息被发送到模块35和37,以及经由模块40和31发送到遥控单元14。如果必要,此信息被遥控单元14考虑从而生成然后被发送到模块34和35的设定点,如上面解释的。
[0139]现在将参照图4和图5描述在应用第一控制模式时在结构中检测到故障时通过各种控制块13对DC/AC电压转换器2的第二控制模式的示例。
[0140]图4对应于这样的情况:当转换器2作为逆变器操作来从电能存储单元3供应电定子绕组4以便推进车辆时,在结构I中检测到故障。
[0141]列40对应于在考虑的情况中结构中可能发生的故障,而列41指示如何检测到此故障,列42指示由于通过开关单元12的第二控制模式的应用而由转换器2所采用的配置,并且列43指示由于此第二控制模式的应用而导致的车辆的推进力的状态。
[0142]框50和51分别对应于:
[0143]-低压环境中的组件(例如遥控单元14)的失控,以及
[0144]-
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