[发明专利]使用半导体装置使母线电压放电的系统和方法

说明书

技术领域

在此描述的本发明的实施例总的涉及电压放电电路，且 更具体地，本发明的实施例涉及适用于使电动和混合动力车辆中的高 电压母线电容放电的放电电路。

背景技术

近年来，技术进步以及日益演进的风格品味已经导致汽 车设计的重大变化。其中一个变化涉及汽车尤其是诸如混合动力、电 动和燃料电池车辆的替代燃料车辆内各种电气系统的功率使用和复杂 性。

在大多数混合动力车辆中，例如电容器的能量存储装置 通常用于在初级能量源不能足够迅速地供应所需功率的操作周期期间 通过捕获动力系统内的能量或供应额外的能量来改善效率。例如，通 过将动能变换为电能并将电能存储在电容器组中，再生制动可用于捕 获能量从而用于随后的使用。为了适应汽车内的高电压操作，电容器 组或超级电容器通常被使用，因为它们具有迅速存储能量的能力并且 可以以比其他能量源更高的速率放电。然而，在从电路断电或汽车关 闭后，电容器可保留有电荷。因此，在关闭车辆之后或在接近容纳电 容器的装备之前，应该正确地使高电压电容器放电。

使电容器放电通常通过跨接电容器或母线端子并联放置 放电或泄放电阻器来实现。除了需要额外的部件外，这些设计还需要 具有处理高平均功耗的能力的放电电阻器。这些电阻器通常占据较大 的表面面积并通常需要额外的电气配线、连接器和散热器，从而防止 放电电阻器形成在电路板上。除了所增加的空间需要外，在大多数正 常操作模式期间并不使用这些放电电路。

发明内容

提供一种用于第一电压轨和第二电压轨的放电系统的设 备。电势存在在第一电压轨和第二电压轨之间。放电系统包括耦接到 第一电压轨的第一半导体装置和耦接在第一半导体装置和第二电压轨 之间的第二半导体装置。控制电路耦接到第一半导体装置和所述第二 半导体装置。控制电路构造成响应于放电条件启动第一半导体装置， 并且响应于该放电条件逐渐启动第二半导体装置，使得电势通过半导 体装置逐渐消耗。

在另一实施例中，提供一种用于使用在车辆中的电气系 统的设备。该电气系统包括在第一电压轨和第二电压轨之间的电容。 电气系统还包括具有相脚的逆变器模块，所述相脚包括耦接到第一电 压轨的第一晶体管和耦接在第一晶体管和第二电压轨之间的第二晶体 管。控制电路耦接到逆变器模块。控制电路构造成将恒电压应用到第 一晶体管的栅极端子，所述恒电压比第一晶体管的阈值电压大。控制 电路还构造成将控制电压应用到第二晶体管的栅极端子。控制电压初 始地比第二晶体管的阈值电压小，以及控制电路构造成将控制电压逐 渐增大到比所述阈值电压大的电压，使得逐渐启动第二晶体管并且通 过所述晶体管逐渐消耗由电容所存储的能量。

提供一种用于使用耦接在第一电压轨与第二电压轨之间 的逆变器相脚而使第一电压轨与第二电压轨之间的电势放电的方法。 逆变器相脚受栅极驱动电路控制。所述方法包括检测放电条件以及响 应于所述放电条件将控制逆变器相脚的栅极驱动电路设定到放电模 式，其中，所述电势通过逆变器相脚逐渐消耗。

本发明内容提供用于以简化形式介绍构思的选择，这些 构思在下面的详细说明中将进一步描述。本发明内容不旨在辨识所要 求保护主题的主要特征或必要特征，也不旨在用作确定所要求保护主 题的范围的帮助。

附图说明

通过参考详细说明和权利要求书并结合附图可对本发明 有更全面的理解，其中，贯穿整个附图，相似的参考标号表示相似的 元件。

图1是根据一个实施例的适于在车辆中使用的示范性电 气系统的框图；

图2是根据一个实施例的放电系统的框图；

图3是根据一个实施例的适用于控制图2的放电系统中 的半导体装置的示范性控制电压对时间的曲线图；

图4是根据一个实施例的适用于控制图2的放电系统中 的半导体装置的示范性控制电压对时间的曲线图；以及

图5是与示范性实施例中的高电压母线放电相关联的母 线电压对时间的曲线图。

具体实施方式