[发明专利]驱动系统和运行这种驱动系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动系统和一种运行这种驱动系统的方法，尤其是用于电动车辆。电动车辆通过车辆上携带的电池、驱动调节装置、逆变器（Wechselrichter）和电动机（以下只是称之为发动机）来驱动。属于驱动系统的至少有驱动调节装置和逆变器。如果电池与发动机连接，那么其也属于驱动系统。作为发动机特别可以考虑的是一种永磁励磁的同步电动机。这种电动机效率高且功率密度大。基于特殊的转速-转矩-特性曲线，使这种电动机也在磁场减弱部位里运行。为此电动机有相应的电流。该电流产生磁场，该磁场反作用于通过永磁体产生的磁场。

背景技术

当然在故障情况下磁场减弱的电流不再能保持。取决于故障的类型可能随后产生不允许的转矩，也就是制动力矩，和不允许的电压，它们是必须能自我控制的。

在工业驱动装置中，制动力矩在故障情况下通常没有什么问题，这是因为总是希望有尽可能最好和快速的制动。

所谓的电枢短路制动本身已知用于制动电动机。这种制动是在电动机不再能够进行（另外的）电制动时才被加以考虑，这是因为所引起的短路产生了短时间的高电流。对于电枢短路制动来说（或者简称为电枢短路），在故障情况下接通逆变器的三个上方的或者三个下方的晶体管（IGBTs）。电动机的定子绕组被短路，从而电流能够在它们之间流动。转子因此被停住。在整个转速范围上都得出一个制动力矩，它在典型的电动机设计中恰恰还是可以接受的。

当然，一种IBGT模块或者一种设计用于控制该模块的控制线路发生失效，从而不再能实现电枢短路的概率是比较高的，至少如此地高，以至于因此不能满足安全性的要求。

当IGBT模块里有故障时，可以从所有可以想象的故障出发，考虑到模块所包括的晶体管和空程二极管。

如果例如既不能接通下方的、又不能接通上方的晶体管，那么就产生如下问题：电动机的电动力（EMK）通常在高转速时，在取消去磁电流之后和在电动机连接打开时，相比于额定电压可能要升高一些系数。这虽然通过如下方法来阻止：定子电压通过空程二极管夹到电池电压上，但是由此作为例外的情况产生一种高的反馈电流到电池里，这个电流产生一种高的不允许的制动力矩。一旦转速降低到使得整流过的EMK低于电池电压，那么制动力矩变成零。

如果一方面晶体管不再能接通用于电枢短路，并且另一方面空程二极管不再导通的话，那么作为另外的例外情况在电动机接线上或者说在逆变器的输出端上产生很高的电压。该电压可能导致破坏逆变器和/或电动机，而且还导致电弧而引起着火，并且逆变器和电动机不能可靠地电隔离。

发明内容

本发明的目的在于，由开头简述的问题出发，提出一种方法和/或一种装置，利用它们可以足够安全地控制上述的故障。该目的的一个特殊方面在于：提出适合用在电动车辆里或者与其一起使用的、一种这样的方法和/或一种这样的装置。

该目的根据本发明利用权利要求1所述的特征（装置）以及利用权利要求3所述的特征（装置），以及另外利用权利要求4和5所述的特征（方法）来实现。为此首先在一种用于电动机的驱动系统中设置有在中间电路中并联于中间电路电容并且能由观察器激活的晶闸管，该观察器由驱动系统所包括或者配属于驱动系统，其中，该驱动系统具有：用于电池的连接装置；逆变器；位于逆变器的输入侧上的中间电路；以及在逆变器的输出侧上的用于电动机的连接装置。可替换或者附加地设计为：驱动系统包括在逆变器的输出侧上的并且并联于连接的或者能连接的电动机的整流器，以及在整流器的输出侧上包括晶闸管，该晶闸管能由观察器激活，该观察器由驱动系统所包括或者配属于驱动系统。

以下为了区分起见，将设置在中间电路中的晶闸管称为第一晶闸管，并将设置在整流器的输出侧上的晶闸管称为第二晶闸管。在驱动系统可以可替换地或者累积地一方面添加第一晶闸管和另一方面添加整流器和第二晶闸管之后，说明书也就涉及一种驱动系统，该驱动系统并不包括第一晶闸管，而只包括整流器和第二晶闸管，或者只包括第一晶闸管而不包括具有第二晶闸管的整流器。

在权利要求1中所述的发明优点在于：利用第一晶闸管在中间电路中可以控制一种情况，在该情况下会造成不受欢迎的反馈到电池里。然后预定了第一晶闸管的激活，而其所谓的点火在中间电路里，并通过由逆变器以本身已知的形式所包括的空程二极管引起电枢短路。