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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schellentladen eines Zwischenkreises einer Halbleiterbrücke. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Halbleiterbrücke, die eine Schnellentladung bereitstellen kann.
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Bei Halbleiterbrücken sollte die Möglichkeit bestehen, im Bedarfsfall einen Zwischenkreis der Halbleiterbrücke innerhalb kurzer Zeit zu entladen. Ein Anwendungsfall ist beispielsweise ein Umrichter in einem Antriebsstrang eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, bei dem der Zwischenkreis bei abgetrennter Hochvoltbatterie (HV-Batterie) entladen werden soll.
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Im Bedarfsfall muss aus Sicherheitsgründen ein Umrichter im Antriebsstrang eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs den Zwischenkreis, bei abgetrennter HV-Batterie, innerhalb von einer Sekunde auf unter 60 Volt entladen haben, z.B. im Crash oder bei Interlock.
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Es existieren derzeit unterschiedliche Ansätze, um dies zu erreichen. Ein erster Ansatz besteht darin, ein Entladen über einen Widerstand zu ermöglichen, in dem die elektrische Energie des Zwischenkreises in Wärme umgewandelt wird. Dieser Widerstand wird beispielsweise durch einen Hilfsschalter zugeschaltet, beispielsweise einem MOSFET. Nachteilig sind der nicht unerhebliche Platzbedarf und eine sichere, jedoch oft komplizierte Ansteuerung des Widerstands. Ein weiterer Ansatz sieht ein Entladen durch einen Feldstrom vor. Hierbei wird ein reiner feldbildender Strom (nur d-Strom fließt, q-Strom = 0) in die Maschine gespeist, wobei kein Drehmoment an der elektrischen Maschine entsteht. Der Umrichter muss diesen Strom bereitstellen und erzeugt dabei ohmsche Verluste in den Halbleitern und in anderen Komponenten, womit der Zwischenkreis bei ausreichend hohem d-Strom entladen wird. Ein Vorteil hierbei ist, dass kein zusätzlicher Widerstand wie bei dem zuvor beschriebenen Ansatz benötigt wird. Nachteilig ist bei dem zweiten Ansatz jedoch, dass die Vorgehensweise nicht sicher bei drehender elektrischer Maschine durchgeführt werden kann. Schon bei kleinen Fehlorientierungen des Lagegebers kann bei Forderung Iq=0 trotzdem ein kleiner momentbildender Strom erzeugt werden, der, wenn er negativ sein sollte, den Zwischenkreis lädt statt zu entladen (Rekuperieren). Ein, diesen Effekt kompensierender, absichtlich größer eingestellter Strom Iq könnte hingegen ein zu großes Beschleunigungsmoment an der elektrischen Maschine erzeugen.
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Aus
DE 10 2011 083 945 A1 ist eine Steuervorrichtung bekannt, die in einer Notsituation eine Notentladung eines Zwischenkreiskondensators eines Wechselrichters vorsieht. Hierbei werden IGBTs als Halbleiterelemente verwendet. Dabei wird vorgeschlagen eine Gatespannung, die kleiner als 15 Volt ist, in Abhängigkeit einer mit dem IGBT gekoppelten Strommessung zu regeln. Der jeweils andere IGBT in der Halbbrücke ist voll aufgesteuert. Ferner wird das Strommesssignals auf eine Steuereinheit der Gatespannung rückgeführt.
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Ferner ist aus
US 2011/0221370 A1 eine Halbleiterbrückenschaltung und deren Ansteuerung bekannt, bei der High-Side-Schalter und Low-Side-Schalter gleichzeitig geschlossen werden, um einen Energiespeicher der Halbleiterbrückenschaltung zu entladen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schnellentladung einer Halbleiterbrückenschaltung auf einfache Weise bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Es wird somit ein Verfahren zum Schellentladen eines Zwischenkreises einer Halbleiterbrückenschaltung vorgeschlagen, wobei der Zwischenkreis einen Zwischenkreis-Energiespeicher und mindestens eine Halbbrücke mit einem ersten steuerbaren Halbleiterelement und einem zweiten steuerbaren Halbleiterelement aufweist, die zueinander in Reihe geschaltet sind und die Reihenschaltung parallel zu dem Zwischenkreis-Energiespeicher geschaltet ist. Ferner weist das Verfahren ein Erkennen einer Bedingung auf, die ein Entladen des Zwischenkreis-Energiespeichers erfordert. In einem ersten Zeitintervall wird ein gleichzeitiges Einschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements vorgesehen, wobei das erste steuerbare Halbleiterelement mit reduzierter Ansteuerspannung eingeschaltet wird. Die reduzierte Ansteuerspannung ist eine fest voreingestellte Spannung, die nicht nachgeregelt wird. Nach Ablauf des ersten Zeitintervalls wird ein gleichzeitiges Ausschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements vorgesehen. In einem weiteren Zeitintervall wird ein gleichzeitiges Einschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements vorgesehen, wobei das zweite steuerbare Halbleiterelement mit reduzierter Ansteuerspannung eingeschaltet wird.
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Ferner wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das eine Halbleiterbrückenschaltung aufweist und an der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass in einem vierten Zeitintervall gleichzeitiges Einschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements, wobei das zweite steuerbare Halbleiterelement mit reduzierter Ansteuerspannung eingeschaltet wird. Nach Ablauf des vierten Zeitintervalls ist ein gleichzeitiges Ausschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements vorgesehen. In einem fünften Zeitintervall ist ein gleichzeitiges Einschalten des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements vorgesehen, wobei das erste steuerbare Halbleiterelement mit reduzierter Ansteuerspannung eingeschaltet wird.
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Ferner kann vorgesehen werden, dass zwischen dem ersten Zeitintervall und dem zweiten Zeitintervall ein drittes Zeitintervall liegt und/oder zwischen dem vierten Zeitintervall und dem fünften Zeitintervall eine sechstes Zeitintervall liegt, in dem das erste steuerbaren Halbleiterelements und das zweiten steuerbare Halbleiterelements ausgeschaltet sind.
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Das dritte und das sechste Zeitintervall sind Warteintervalle, bei denen eine Übergangszeit abgewartet wird, bevor ein weiterer Kurzschluss in eine der Halbbrücken eingeleitet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Ansteuerverfahren von spannungssteuerbaren Halbleiterelementen. Hierbei kommen beispielsweise IGBTs, MOSFETs oder JFEFs zur Anwendung.
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Das Erkennen einer Bedingung kann beispielsweise mit Sensorik erkannt werden, beispielsweise einem oder mehrere Beschleunigungssensoren, die einen Aufprall eines Fahrzeugs erkennen. Hierbei kann eine Erkennungseinheit Teil eines Boardcomputersystems des Fahrzeugs sein.
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Ein Reduzieren einer Ansteuerspannung des ersten Halbleiterelements kann verwendet werden, um einen leichten Kurzschluss bereitzustellen. Dieser leichte Kurzschluss unterscheidet sich von einem regulären Kurzschluss dadurch, dass bei einem regulären Kurzschluss keine reduzierte Ansteuerspannung verwendet wird, sondern eine Ansteuerungsspannung in voller Höhe entsprechend einer vorgesehenen Kennlinie des Halbleiterelements.
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Ein gleichzeitiges Kurzschließen des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements bewirkt schließlich einen Kurzschluss einer Halbbrücke. Die Halbleiterbrücke kann als Vollbrücke oder als Halbbrücke ausgebildet sein.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird vorgesehen, dass das gleichzeitige Kurschließen des ersten steuerbaren Halbleiterelements und des zweiten steuerbaren Halbleiterelements auf eine Zeitspanne von unter 10 μs begrenzt ist. Dies berücksichtigt die Belastbarkeit der steuerbaren Halbleiterelemente und vermeidet eine thermische Überlastung während eines Kurzschlusses.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass ein erstes gleichzeitiges Kurzschließen und mindestens ein zweites gleichzeitiges Kurzschließen in einer zeitlichen Abfolge durchgeführt wird. Hierbei wird zwischen dem ersten Kurzschließen einer Halbleiterbrücke und dem zweiten Kurzschließen einer zweiten Halbleiterbrücke eine Wartezeit vorgesehen, so dass nicht gleichzeitig beide parallel zueinander geschalteten Halbleiterbrücken kurzgeschlossen werden. Ferner kann eine zeitliche Abfolge vorgesehen werden, die das Kurzschließen der einzelnen schaltbaren Halbleiterelemente definiert. So können beispielsweise nicht nur die Halbleiterbrücken abwechselnd kurzgeschlossen werden, sondern auch die vorhanden schaltbaren Halbleiterelemente abwechselnd leicht kurzgeschlossen werden, beispielsweise zunächst in zeitlicher Abfolge alle oberen schaltbaren Halbleiterelemente der Halbbrücken und danach alle unteren schaltbaren Halbleiterelemente der Halbbrücken, während die in Reihe geschalteten weiteren schaltbaren Halbleiterelemente der Halbbrücke regulär kurzgeschlossen werden.
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Ferner ist es möglich, dass die Halbleiterbrücke dreiphasig ausgebildet ist. Mit einer solchen dreiphasigen Halbleiterbrücke können dreiphasige rotierende elektrische Maschinen, wie ein Motor, ein Generator oder ein Motor-Generator eines Fahrzeugs betrieben werden.
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In Abhängigkeit der gewünschten Anzahl der Phasen der Halbbrücken kann vorgesehen werden, dass eine zweite Halbbrücke ein drittes steuerbares Halbleiterelement und ein viertes steuerbares Halbleiterelement aufweist und auch dort ein weiteres gleichzeitiges Kurzschließen durchgeführt wird. Ferner können weitere steuerbare Hableiterelemente in weiteren Halbbrücken vorgesehen werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn alle eingebauten steuerbaren Halbleiterelemente eine gleiche Kennlinie haben und vom gleichen Typ sind, beispielsweise alle als IGBT ausgebildet sind.
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Es kann in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen werden, dass das erste steuerbare Halbleiterelement und das zweite steuerbare Halbleiterelement jeweils als IGBT ausgebildet sind und die Ansteuerspannung die Gatespannung eines der Halbleiterelemente ist.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass die reduzierte Ansteuerspannung kleiner als 15 Volt ist. Die Höhe der Ansteuerspannung hängt von der Kennlinie des verwendeten steuerbaren Halbleiterelementes ab. Bei einem IBGT werden beispielsweise üblicherweise für einen regulären Kurzschluss 15 Volt als Ansteuerspannung verwendet. Somit liegt bei einem leichten Kurzschluss die Ansteuerspannung deutlich unter 15 Volt, damit die Höhe des Kurzschlussstromes im Vergleich zur Ansteuerung mit 15 Volt reduziert wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass die Halbleiterbrücke mit einer elektrischen Maschine verbunden ist und das gleichzeitige Kurzschließen bei drehender elektrischer Maschine durchgeführt wird.
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Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass auch während des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs in sehr kurzer Zeit ein Brückenkurzschluss eingeleitet werden kann, ohne dass auf einen Stillstand der sonst rotierenden elektrischen Maschine gewartet werden braucht.
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Ferner ist von Vorteil, wenn die Entladung des Zwischenkreis-Energiespeichers innerhalb einer Sekunde auf unter 60 Volt erfolgt. Dies bedeutet, dass die Zwischenkreisspannung in kurzer Zeit auf eine ungefährliche Spannungshöhe von etwa unter 60 Volt geführt wird. Solche Anforderungen können besonders im Bereich der Fahrzeugtechnik eine Rolle spielen, damit Sicherheitsanforderungen eingehalten werden können. Es wird insgesamt vorgeschlagen, den Zwischenkreis einer Halbleiterbrücke durch leichte Brückenkurzschlüsse zu entladen. Hierbei wird eine Schnellentladung (Active Discharge) des Zwischenkreises ermöglicht. Bei einem regulärem Brückenkurzschluss hingegen gehen die beiden in Reihe geschalteten steuerbaren Halbleiterelemente, beispielsweise IGBTs, einer Halbbrücke in den aktiven Bereich, d.h. sie werden im Kurzschluss betrieben, wobei dabei undefinierte elektrische Zustände an den Halbleiterelemente auftreten. Ferner ist bei einem regulären Kurzschluss (15 Volt Ansteuerspannung) der Kurzschlussstrom unerwünscht hoch, möglicherweise in einem schädigenden Bereich.
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Bei einem „leichten Brückenkurzschluss“ hingegen wird einer der Halbleiterelemente mit reduzierter Gatespannung angesteuert, so dass sich die Höhe des auftretenden Kurzschlussstroms deutlich reduziert und näherungsweise die gesamte Zwischenkreisspannung an diesem Halbleiterelement abfällt. In einem solchen Zustand sind die thermischen Verhältnisse berechenbar.
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Bei harten oder regulären Brückenschüssen mit beispielsweise einer Gatespannung VGE=+15V am Gate des IGBTs treten hingegen sehr hohe Ströme von mehreren kA auf. Diese hohen Ströme stellen ein Sicherheitsrisiko dar und können den IGBT bei repetierender Belastung schädigen.
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Es wird nun erfindungsgemäß eine reduzierte Gatespannung bereitgestellt und Brückenkurzschlüsse erzeugt. Dieser Brückenkurzschluss bei reduzierter Ansteuerspannung, hier die Gatespannung, wird im Folgenden als „leichter Brückenkurzschluss“ verstanden. Die dabei auftretenden Kurzschlüsse sind deutlich geringer als die üblichen oder regulären Kurzschlüsse bei VGE = 15V.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden alle steuerbaren Halbleiterelemente, beispielsweise sechs IGBTs einer dreiphasigen Vollbrücke als Halbleiterbrückenschaltung des Umrichters, nacheinander in sehr kurzen Abständen in den leichten Kurzschluss versetzt. Je nach vorhandener Ladung im Zwischenkreis werden die einzelnen IGBTs mehrfach zeitlich hintereinander im leichten Brückenkurzschluss betrieben. Mit jedem Puls wird ein Teil der elektrischen Energie des Zwischenkreises in Wärmeenergie in den IGBTs umgewandelt und beispielsweise in einer Bodenplatte des Halbleiters gespeichert. Dabei sinkt mit jedem Puls die Zwischenkreisspannung.
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Es wird demnach eine Entladung des Zwischenkreises mit IGBT-Brückenkurzschluss bei reduzierter Gatespannung angestrebt, die geringer ist als die Gatespannung im Normalbetrieb eines IGBTs mit VGE = +15V. Bei dieser Vorgehensweise ist keine Entladung über die elektrische Maschine notwendig. Auch kann die vorgeschlagene Selbstentladung bei drehender Maschine durchgeführt werden, ohne dass ein externer Widerstand benötigt wird. Die Schnellentladung des Zwischenkreises auf unter 60 Volt Restspannung kann innerhalb einer Sekunde erfolgen.
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Im Folgenden wird anhand einer Zeichnung die erfindungsgemäße Vorgehensweise verdeutlicht. Die hierbei beschriebenen Merkmale sind alleine und in ihrer Kombination verwendbar und gelten für ein Verfahren wie auch für eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Halbleiterbrücke mit einem Zwischenkreis zum Versorgen einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugs;
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2 ein Ausführungsbeispiel einer Kennlinie einer reduzierten Gatespannung;
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3 ein Ausführungsbeispiel eines zeitlichen Verlaufs der Zwischenkreisspannung bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung; und
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4 eine Tabelle mit einer festgelegten Schaltsequenz der einzelnen Schaltelemente.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Halbleiterbrückenschaltung 10, die als dreiphasige Vollbrücke 11 eines Umrichters ausgebildet. Die Vollbrücke 11 weist eine erste Halbbrücke 12, eine zweite Halbbrücke 13 und eine dritte Halbbrücke 14 auf. Die erste Halbbrücke 12 weist ein erstes steuerbares Halbleiterelement 1 und ein zweites steuerbares Halbleiterelement 2 auf, die zueinander in Reihe geschaltet sind und über eine Ansteuerelektronik jeweils ansteuerbar sind. In den beiden weiteren Halbbrücken 13, 14 befinden sich ebenfalls jeweils zwei in Reihe geschaltete steuerbare Halbleiterelemente 6, 7 und 8, 9. Alle steuerbaren Halbleiterelemente 1, 2, 6, 7, 8, 9 sind identisch ausgebildet mit gleichen Kennlinien und sind jeweils als IGBT ausgeführt.
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Die drei Halbbrücken 12, 13, 14 weisen jeweils einen Mittelabriff 15, 16, 17 auf, der jeweils einer elektrischen Maschine 18 zugeführt wird. Die elektrische Maschine ist ein Motor und/oder Generator. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine 18 ein Antriebsmotor eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Batterie 21 aufweist und die Halbleiterbrückenschaltung 10 Teil eines Umrichters ist, der in dem Fahrzeug installiert ist.
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In 1 ist parallel zu den Halbbrücken 12, 13, 14 der dreiphasigen Vollbrücke 11 ein Zwischenkreis-Energiespeicher 3 angeschlossen, der als elektrische Kapazität ausgebildet ist und einen Energiespeicher eines Zwischenkreises bildet, der im Bedarfsfall zu entladen ist. Der Zwischenkreis-Energiespeicher 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an seien beiden Anschlüssen mit jeweils einem Schalter 22, 23 verbunden, die als Schütze ausgebildet sind. Die beiden Schütze 22, 23 liegen jeweils in Reihe mit einem Anschluss der Batterie 21.
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Bei einer Gefahrensituation, wie beispielsweise einer Auffahrsituation, wird die Fahrzeugbatterie 21 durch die beiden Schalter 22, 23 von dem Zwischenkreis-Energiespeicher 3 getrennt. Da der Zwischenkreis-Energiespeicher 3 noch Ladung aufweist, wird ein Schellentladen des Zwischenkreises erforderlich, insbesondere des Zwischenkreis-Energiespeichers 3.
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Für eine Schnellentladung werden leichte Brückenkurzschlüsse erzeugt. Bei einem Brückenkurzschluss schalten beide IGBTs einer Halbbrücke z.B. IGBT 1, auch TOP1 1 genannt, und IBGT 2, auch BOT1 2 genannt, gleichzeitig ein. Dabei wird der Zwischenkreis-Energiespeicher 3 über einen dabei entstehenden Pfad 4 kurzgeschlossen. Der leichte Brückenkurzschluss unterscheidet sich von dem üblichen Brückenkurzschluss dadurch, dass mindestens einer der beiden IGBTs 1 oder 2 mit reduzierter Gatespannung eingeschaltet wird, d.h. mit reduzierter Ansteuerspannung angesteuert wird.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer graphischen Darstellung 30 von Kennlinien einer Gatespannung. Hierbei zeigt 2 einen Strom IC (Kollektorstrom) in Abhängigkeit einer Spannung UCE (Spannung zwischen Kollektor und Emitter). Es werden drei Kennlinien 31, 32, 33 gezeigt. Hierbei ist die Kennlinie 31 eine Kennlinie mit regulärer Gatespannung und die beiden weiteren Kennlinien 32, 33 sind Kennlinien mit reduzierter Gatespannung, wie sie bei einem leichten Brückenkurschluss verwendet werden. Ein Pfeil 34 deutet eine Reduzierung der Gatespannung an, so dass die Kennlinie 31 einen regulären Kurzschluss darstellt, während die beiden Kennlinien 32, 33 Entsättigungsbereiche aufweisen, die charakteristisch für eine Ansteuerung eines IGBTs, oder allgemein eines steuerbaren Halbleiterelements, für einen leichten Brückenkurzschluss sind. Somit zeigt 2 Sättigungsbereiche als ansteigende Äste in den Kennlinien 31, 32, 33. Ein Entsättigungsbereich wird durch die Begrenzung des Stromes durch das Halbleiterelement hervorgerufen, der jeweils in den Kennlinien 32, 33 als flacheren Verlauf oder als horizontalen Verlauf dargestellt ist.
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Ein Brückenkurzschluss ist begrenzt auf einen Zeitraum, beispielsweise mit dt1 = 8 µs, um die IGBTs durch die dabei auftretende hohe thermische Belastung zu schützen. Ein solcher Puls kann im Allgemeinen nicht genügen, um den Zwischenkreis ausreichend zu entladen. Es werden vorzugsweise mehrere leichte Brückenkurzschlüsse in kurzer zeitlicher Abfolge nacheinander erzeugt. Dabei ist zu beachten, dass vorzugsweise nur einer der beiden IGBTs 1 oder 2 bzw. 6 oder 7 bzw. 8 oder 9 mit reduzierter Gatespannung betrieben wird. Der jeweils andere IGBT der Halbbrücke wird voll aufgesteuert mit beispielsweise VGE=+15V für einen regulären Kurzschluss. Der IGBT mit 15V führt einen normalen oder regulären Strom. Für diesen IGBT bewirkt dieser Strom keinen Kurzschluss, da er sich dabei noch in der Sättigung befindet, d.h. in dem ansteigenden Teil der Kennlinie. Würden beide IGBTs der ersten Halbbrücke 12 mit gleicher Gatespannung angesteuert werden, so würde dies zu undefinierten Zuständen führen. In einem solchen Fall streut die Spannungsaufteilung der Zwischenkreisspannung zwischen den beiden IGBTs 1, 2 in unbekannter Höhe. Wird hingegen einer der IBGTs des Brückenzweiges voll eingeschaltet, angenommen IBGT 1 mit z.B. +15V, der andere IGBT 2 jedoch reduziert mit z.B. +9V, so entsättigt nur IGBT 2. IGBT 1 wird folglich vernachlässigbar gering belastet, wohingegen IGBT 2 in einer nun berechenbaren Höhe belastet wird.
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Es ist vorgesehen, dass in gleicher Art weitere leichte Brückenkurzschlüsse in den beiden anderen Halbbrücken durchgeführt werden. Dies wird in 3 mit den Schaltzuständen S1 bis S8 verdeutlicht. Hierbei ist die Zwischenkreisspannung 40 in Abhängigkeit der Zeit t aufgetragen, wobei in verschiedenen Zeitintervallen dt1, dt2 jeweils einen Brückenzweig betreffen.
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In 4 sind die Schaltzustände der Schritte S1 bis S8 der 3 in einer Tabelle wiedergeben und ferner die Schritte 9 bis 12. Hierbei zeigt die Tabelle der 3 zu welcher Zeitspanne (dt1, dt2) eines der IGBTs der Halbbrücke aus 1 einen nicht leitenden Zustand (Zustand "0"), einen regulären Kurzschluss (Zustand "1") oder einen leichten Kurzschluss (Zustand "0,5") aufweist. Die Zeitdauer dt1 ist die Dauer eines Kurzschlusses, beispielsweise maximal 10 μs, vorzugsweise 8 μs. Die Zeitdauer dt2 ist eine Wartezeit, die zwischen zwei Brückenkurzschlüssen eingehalten wird, damit sich die einzelnen Halbbrücken 12, 13, 14 nicht gegenseitig beeinflussen. Bei dem leichten Kurzschluss, mit "0,5" in der Tabelle der 4 bezeichnet, wird ein IGBT mit beispielsweise 9 Volt angesteuert und somit eingeschaltet.
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Die Sequenz der eingeleiteten leichten Brückenkurzschlüsse wird so oft wiederholt bis der Zwischenkreis ausreichend entladen ist. Mit jeden neuen Durchlauf (Brückenzweige 12 bis 14) wechselt innerhalb einer Halbbrücke der mit reduzierter Gatespannung angesteuerte IGBT. Damit wird abwechselnd der obere IGBT 1, 6, 8 und der jeweils untere IGBT 2, 7, 9 belastet. Eine beispielhafte Sequenz kann 4 entnommen werden, die den sich dabei ergebende zeitliche Verlauf der Zwischenkreisspannung 40 aus 3 erzeugt. Da der Kurzschlussstrom Ik durch die Gatespannung eingestellt wird, aber mit sich entladenem Zwischenkreis die Spannung Uzk sinkt, wird die pro Kurzschlusspuls entnommene Energie um Ik·Uzk·dt1 reduziert. Deshalb nimmt die Reduzierung der Zwischenkreisspannung 40 mit abnehmender Zwischenkreisspannung 40 ab. Hierbei stellt die Berechnung Ik*Uzk*dt1 nur eine Näherung dar, denn man verwendet hier feste Werte, insbesondere für Uzk, aber dieser Wert sinkt beim Kurzschluss ab.
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Ferner kann auch vorgesehen werden, dass das erfindungsgemäße Einleiten von leichten Brückenkurzschlüssen bei drehender elektrischer Maschine 18 erfolgt. Diese Vorgehensweise ist beispielsweise verwendbar, wenn eine Pulssperre oder ASC (active short circuit) geschaltet ist. Die sehr große Lastinduktivität (mehrere 10 oder 100 µH) im Vergleich zu der sehr kleinen parasitären Induktivität der Halbbrücke (ca. 10nH) wird bei Kurzschluss nicht zu einer Beeinflussung des Laststromes führen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011083945 A1 [0005]
- US 2011/0221370 A1 [0006]
