[发明专利]开关装置、电压供应系统、开关装置操作方法和制造方法

说明书

本发明涉及一种用于为电负载供应电能的供电线路的开关装置。所述开关装置具有功率输入端、功率输出端、受控开关元件和可调电阻，所述受控开关元件被电布置在功率输入端和功率输出端之间，并且被设计为以受控方式将功率输入端与功率输出端电耦合，所述可调电阻被布置为与所述受控开关元件电并联且被设计为在断开受控开关元件并且在功率输入端和功率输出端之间出现电压峰值时将功率输入端与功率输出端电连接。本发明还涉及一种电压供应系统、一种方法和一种制造方法。

技术领域

本发明涉及一种用于为电负载供应电能的供电线路的开关装置。本发明还涉及一种相应的电压供应系统、一种相应的用于操作开关装置的方法和一种相应的制造方法。

背景技术

以下将主要结合电动车辆来描述本发明。然而，不言而喻，本发明可以用于必须可靠地关断电负载的任何应用中。

在现代车辆中，试图减少燃料消耗，从而减少有害气体的排放。对此的一种可能性是用电动机支持车辆中的内燃机或用电动机代替内燃机。

因此，必须在此类车辆中安装用于高性能电动机的稳定供电网络。在这样的供电网络中，例如能够设置几百伏的额定电压并且电动机能够具有几百千瓦的功率。

尤其是在故障情况下，例如，如果在供电网络中发现短路，则必须快速可靠地中断电压供应。由于车载电路系统中的每条供电线路都具有欧姆-电感特性，因此供电电压的突然切断可能会导致供电网络中高的电压峰值。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是能够使用结构上尽可能简单的装置可靠地关断感性负载。

所述技术问题通过独立权利要求的对象来解决。在从属权利要求、说明书和附图中给出了本发明的有利的进一步改进。尤其是一种权利要求类别的独立权利要求也可以类似地用于进一步改进另一权利要求类别的从属权利要求。

根据本发明的用于为电负载供应电能的供电线路的开关装置具有功率输入端、功率输出端、受控开关元件，所述受控开关元件被电布置在功率输入端和功率输出端之间，并且被设计为以受控方式将功率输入端与功率输出端电耦合，以及可调电阻，所述可调电阻被布置为与受控开关元件电并联并被设计为用于在断开受控开关元件和在功率输入端和功率输出端之间出现电压峰值时将功率输入端与功率输出端电连接。

用于为电负载供应电能的电压供应系统具有电能量源和根据本发明的开关装置，其中开关装置的功率输入端与所述能量源的正向功率输出端耦合，并且其中开关装置的功率输出端能够与电负载的正向负载端子耦合。

用于操作用于为电负载供应电能的供电线路的开关装置的方法具有以下步骤：驱动开关装置中的受控开关元件，该开关元件被电布置在开关装置的功率输入端和功率输出端之间并且被设计为用于以受控方式将功率输入端与功率输出端电耦合或将它们彼此分离，在断开受控开关元件且出现电压峰值时，借助经由与受控开关元件电并联的可调电阻的电连接来连接功率输入端和功率输出端。

用于在为电负载供应电能的供电线路中进行开关的开关装置的制造方法包括以下步骤，在开关装置的功率输入端和功率输出端之间电布置受控开关元件，该开关元件被设计为以受控方式将功率输入端与功率输出端电耦合，以及与受控开关元件以电并联方式布置可调电阻，所述可调电阻被设计为用于在断开受控开关元件并且在功率输入端和功率输出端之间出现电压峰值时将功率输入端与功率输出端电连接。

本发明基于以下知识，特别是在具有感性负载的应用中，在断开负载时会出现高的电压峰值。

对于如在电动汽车中很常见的在数百伏特情况下的使用，仅已知非常复杂的能够安全地切断感性负载的开关元件。所谓的RCD缓冲器需要大量空间并且成本非常高。使用续流二极管需要访问负向功率路径，这在配电器或电子保险丝中通常是不可能的，因为这里没有引入负向线路。