用于逆變器的運行狀態電路以及用于設定逆變器的運行狀態的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于逆變器的運行狀態電路以及用于設定逆變器、尤其是用于給同步電機供電的逆變器的運行狀態的方法。
【背景技術】
[0002]混合動力或電動車輛的電驅動裝置可以具有被永久勵磁的電機、尤其是同步電機，所述電機借助于脈沖逆變器被供應交變電壓。在此，在低壓側上出現故障狀態的情況下、例如在電子控制、能量供應、不同的傳感器、數據通信或保險裝置失靈的情況下可能必需在逆變器中設定安全狀態、即逆變器的如下開關狀態:在該開關狀態下，動用車輛的人員、例如發生事故時的救援隊的安全性和電系統的完整性仍然被保證。
[0003]通常，逆變器的控制設備由車輛的低壓系統來供電。在低壓供電失靈時，逆變器的控制設備可以自主地將逆變器切換到安全狀態，以便防止電部件例如由于到給逆變器饋電的直流電壓中間電路中的不受控的能量輸入而造成的可能損傷。在此，可以以常規方法實現不同的電路狀態。
[0004]例如，全部與低電位連接的開關、所謂的低側開關可以被閉合，并且所有與高電位連接的開關、所謂的高側開關可以被斷開。所述運行方式也被稱為到低電位的短路狀態。替代地，也可以閉合所有高側開關，并且斷開所有低側開關，使得形成到高電位的短路狀態。在另一關斷方法中，脈沖逆變器的全部開關都被斷開。這也被稱為空轉模式。
[0005]從文獻DE 10 2006 003 254 Al中例如已知關斷方法的組合:例如因為相電流在切換到短路狀態以后仍然可以短時間升高，所以在那里提出，順序地使用兩種已知的關斷運行方式并且將電機首先切換到空轉模式并且接著切換到短路狀態。
[0006]文獻DE 10 2009 047 616 Al公開了一種用于電機的逆變器電路，該逆變器電路在故障情況下可以從有效短路的運行狀態被置于空轉的運行狀態。
[0007]文獻WO 2012/000710 A2公開了一種用于運行充當機動車輛中的驅動機組的至少三相的電機的方法，該電機通過逆變器、尤其是脈沖逆變器來驅動，其中該逆變器包括半橋形式的開關元件，并且各一個半橋與電機的一相電連接。如果與第一相連接的第一半橋的第一開關元件由于故障而被持久地閉合，則根據本發明，持久地斷開第一半橋的第二開關元件，并且在電轉動的不受第一相影響的第一角范圍內，以常規方式控制另外半橋的全部開關元件。
[0008]在短路狀態下，通過同步電機的發電運行所生成的制動力矩產生。在牽引(Anschleppen)車輛時，例如該制動力矩是有妨礙的。尤其是在小轉速的情況下，電機的由于短路狀態引起的制動力矩是相對大的。文獻JP 60005791 Al例如提出，為了限制制動力矩使用可根據中間電路電壓來控制的力矩限制器，以便避免中間電路電容器的過載。
[0009]因此，需要用于控制具有電機的電驅動系統中的逆變器的解決方案，其中在控制裝置的低壓供電失靈的情況下也可以以安全和有效的方式設定逆變器的運行狀態。
【發明內容】
[0010]根據一方面，本發明創造一種用于控制逆變器的運行狀態電路，該逆變器具有擁有相應開關設備的半橋，該逆變器通過分配給相應半橋的相接線端子給η相電機供應η相供電電壓，其中η多I。該運行狀態電路包括:分析設備，該分析設備一方面與逆變器的相接線端子連接并且另一方面與逆變器的輸入接線端子連接，并且該分析設備被配置用于檢測逆變器的輸入電壓以及逆變器的相接線端子處的相電流；以及控制設備，該控制設備與分析設備耦合并且該控制設備被配置用于根據所檢測的輸入電壓將逆變器從短路狀態切換到空轉模式，其中分析設備被配置用于在所檢測的輸入電壓小于可設定的空轉閾值時生成空轉觸發信號并且將其輸出到控制設備，并且其中控制設備被配置用于在接收到空轉觸發信號以后在所分配的相接線端子處的所檢測的相應相電流過零點或者具有從逆變器中指向外的電流方向時才將半橋的相應開關設備置于斷開狀態。
[0011]根據另一方面，本發明創造一種電驅動系統，其具有:直流電壓中間電路，該直流電壓中間電路被配置用于由高壓電壓源來供應直流電壓；逆變器，該逆變器具有擁有相應開關設備的半橋，該逆變器與直流電壓中間電路連接并且被配置用于在η個相接線端子處為η相電機提供η相供電電壓，其中η多I ;以及根據本發明的運行狀態電路，該運行狀態電路被配置用于控制逆變器的多個開關設備以用于設定空轉狀態或有效短路。
[0012]根據另一方面，本發明創造一種用于設定逆變器的運行狀態的方法，該逆變器包括具有相應開關設備的半橋并且該逆變器通過分配給相應半橋的相接線端子給η相電機供應η相供電電壓，其中η多I。該方法包括下列步驟:檢測逆變器的輸入電壓；檢測逆變器的相接線端子處的相電流；在所檢測的輸入電壓小于可設定的空轉閾值時生成空轉觸發信號；以及根據所檢測的輸入電壓將逆變器從短路狀態切換到空轉模式。在此，在接收空轉觸發信號以后，當所分配的相接線端子處的所檢測的相應相電流過零點或者具有從逆變器中指向外的電流方向時才將半橋的相應開關設備置于斷開狀態。
[0013]發明優點
本發明的構思在于，在將電機、尤其是同步電機的逆變器的運行狀態從有效短路狀態變換成空轉模式時，監視逆變器中的瞬時相電流并且個別化和彼此分開地控制逆變器的半橋。因此，當相電流過零點或者在運行狀態變換的時間點相電流從逆變器流入到電機中時才使半橋的開關設備中的一個或多個從導通狀態轉變到截止狀態。
[0014]該處理方式的優點是，未進行到直流電壓中間電路中的能量輸入，使得空轉模式可以保持更長時間。因為在空轉模式中不出現制動力矩，所以例如在行駛期間出現運行故障時，可以利用電運行的車輛進行更平緩的滑行(Ausrollen)。此外，減小為了對電運行車輛進行牽引所需的功率。在一些故障情況下、例如在低壓供電失靈時、對電機的顯極轉子的低壓側的位置檢測失靈時、在其余低壓側的電子控制部件失靈或其余低壓側的運行故障的情況下，電運行的車輛可以被推動，而不必在有效短路狀態下克服電機的制動力矩。
[0015]有利地避免逆變器在有效短路狀態下的負荷或熱過載，因為在空轉模式下不出現短路電流。這尤其是在逆變器的冷卻系統由于低壓能量供應發生故障而不能運行時是有利的。
[0016]根據運行狀態電路的一個實施方式，分析設備可以被配置用于在相接線端子處檢測逆變器的輸出電壓并且尤其是基于所檢測的輸出電壓確定電機的轉速。在此，可設定的空轉閾值可以在所確定的轉速低于可設定的轉速閾值時具有第一電壓閾值，并且在所確定的轉速高于可設定的轉速閾值時具有比第一電壓閾值小的第二電壓閾值。在高轉速的情況下，由電機生成的制動力矩比在低轉速的情況下更低，使得在高于可設定的轉速閾值的情況下，可以通過以下方式優先保護直流電壓中間電路免受過壓損害，即在較低輸入電壓的情況下就已經設定有效短路狀態。
[0017]根據運行狀態電路的另一實施方式，控制設備可以具有硬件電路，該硬件電路被配置用于，只要所檢測的輸入電壓大于可設定的短路閾值就將逆變器保持在短路狀態下。這有利地保證:直流電壓中間電路中的電壓不能超過安全臨界閾值。例如，可設定的短路閾值可以對應于高壓電池的被降低一個安全余量的最小電池電壓。
[0018]根據運行狀態電路的另一實施方式，當所確定的轉速低于可設定的轉速閾值時，可設定的短路閾值可以對應于可