關(guān)斷裝置、驅(qū)控單元和直流電壓變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于關(guān)斷低電壓-直流電壓電路的低電壓-直流電壓的低電壓-直流電壓電位的關(guān)斷裝置，該低電壓-直流電壓電位電連接在直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)的變換器-直流電壓的變換器-直流電壓電位上。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動汽車領(lǐng)域通常將直流電壓變換器用于為車載電網(wǎng)提供電能。常見的、用于電動-或者混合動力車輛中的車載電網(wǎng)的直流電壓電平例如為12V、24V或者也可以增加至48V。將電能從其低電壓-直流電壓側(cè)輸送到車載電網(wǎng)(后面稱為低電壓-直流電壓電路)中的直流電壓變換器在其高電壓-直流電壓側(cè)與高電壓-直流電壓電路電連接，該高電壓-直流電壓電路的直流電壓電平例如可以為650V或者更高。電能從低電壓-直流電壓電路經(jīng)由直流電壓變換器反饋至高電壓-直流電壓電路中通常是可能的。
[0003]取決于直流電壓變換器的結(jié)構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，可能會出現(xiàn)不符合預(yù)期的運行狀態(tài)，這些運行狀態(tài)例如能夠使從應(yīng)用角度來看不容許的高電流、即過流直至短路電流流動。特別是電動-或混合動力車輛的、與低電壓-直流電壓電路電連接的部件，例如具有其用于安全氣囊、ABS和ESP的、對安全具有重要意義的功能的車載計算機(jī)可能在這種情況下受到不可逆的損害或者至少具有功能障礙。電安全的關(guān)斷、即將低電壓-直流電壓電路與直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)的電分離因此是對電動-或混合動力車輛的生產(chǎn)商的根本要求。也可能存在其它的取決于操作的或者說取決于應(yīng)用的、必須導(dǎo)致迅速將低電壓-直流電壓電路從直流電壓變換器上斷開的原因。這些原因其中之一例如是通過在事故時激活的安全功能引起的關(guān)斷。
[0004]除了熱保險裝置外，目前的解決方案為了安全的電關(guān)斷，例如在出現(xiàn)過流時，也設(shè)計了投入非常大的、用于直流電壓變換器的功率電子裝置的電路驅(qū)控裝置以及具有電子驅(qū)控裝置的機(jī)械開關(guān)。但這些解決方案現(xiàn)在面對的是電動-或混合動力車輛的生產(chǎn)商對這種關(guān)斷功能及其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)組件的其它技術(shù)要求。因此，必須取決于革新地且產(chǎn)品專用地這樣調(diào)整所述的解決方案，即這些解決方案例如能夠適應(yīng)空間供應(yīng)的縮小，且同時滿足減輕重量的要求。電動-或混合動力車輛中的電氣部件和組件同樣地必須在其停止運轉(zhuǎn)后能夠-如果可能的話-迅速地且不必由應(yīng)用者采取其它措施地重新投入使用。熔斷器在此取決于功能和結(jié)構(gòu)而具有一系列明顯的缺點。電動驅(qū)控的機(jī)械開關(guān)從位置需求的角度來看也更多地是不利的。投入巨大的、設(shè)計復(fù)雜的、用于迅速斷開直流電壓變換器的功率電子裝置的電路驅(qū)控裝置在例如在直流電壓變換器中出現(xiàn)過流時僅有限地起作用，它們相對來說成本密集并且因此通常也只能夠與所提及的其它的解決方案組合使用。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于，設(shè)計一種用于低電壓-直流電壓電路的關(guān)斷裝置，該關(guān)斷裝置能夠作為獨立的部件組節(jié)省空間地且附加投入較低地例如集成在用于電動-或混合動力車輛的直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)中。此外，關(guān)斷裝置也應(yīng)滿足對于部件和人來說安全的電關(guān)斷或者說電分離的標(biāo)準(zhǔn)。
[0006]該目的通過作為連接終端的、一種關(guān)斷裝置實現(xiàn)。
[0007]該目的進(jìn)一步通過一種驅(qū)控單元實現(xiàn)。
[0008]該目的同樣通過一種直流電壓變換器實現(xiàn)。
[0009]本實用新型基于這一認(rèn)識，即:特別是在電動汽車領(lǐng)域?qū)﹄姎獠考徒M件越來越緊湊并且因此越來越節(jié)省空間以供在電動-或混合動力車輛中使用有非常高的需求。除了電氣部件和組件從其應(yīng)用目的出發(fā)所主要設(shè)計用于的功能外，例如能量準(zhǔn)備和行車驅(qū)動裝置的控制，還須實現(xiàn)更多地用于自身需求以及相應(yīng)應(yīng)用的保護(hù)和運用能力的其它的功能。特別是設(shè)計用于實施這些功能的硬件必須盡可能地這樣設(shè)計或者說布置，即它在電動-或混合動力車輛中占用少量空間，但同時它完全地且以較少投入地實施所承擔(dān)的技術(shù)功能。
[0010]為了使用例如從高電壓-直流電壓電路中為低電壓-直流電壓電路、即電動-或混合動力車輛的車載電網(wǎng)提供電能的直流電壓變換器，必須在技術(shù)功能故障的情況下、例如也基于取決于應(yīng)用的要求而確保與低電壓直流電路中可靠地電分離是可實施的。然而，正如它在現(xiàn)有技術(shù)水平中所使用的那樣，直流電壓變換器面對所討論的要求幾乎還不具有節(jié)省空間地布置所述的傳統(tǒng)的關(guān)斷裝置的可能性。因此需要全新的、迄今未觀察到的、建設(shè)性的解決方案，這些解決方案能夠節(jié)省空間地、技術(shù)上可靠且高效地實現(xiàn)特別是低電壓-直流電壓電路從直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)的關(guān)斷。
[0011]為了實現(xiàn)該目的，現(xiàn)在提出一種關(guān)斷裝置，該關(guān)斷裝置作為用于直流電壓變換器的、能夠關(guān)斷的連接終端被設(shè)計為用于將低電壓-直流電電路電連接在直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)上，其具有:第一終端接頭，該第一終端接頭設(shè)計用于將第一導(dǎo)電體與低電壓-直流電壓電路的低電壓-直流電壓的低電壓-直流電壓電位電連接；第二終端接頭，該第二終端接頭設(shè)計用于將第二電導(dǎo)體與直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)的變換器-直流電壓的變換器-直流電壓電位電連接；用于使低電壓-直流電壓電路的低電壓-直流電壓電位與直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)的變換器-直流電壓電位電關(guān)斷的至少一個半導(dǎo)體開關(guān)；關(guān)斷裝置-連接器，該關(guān)斷裝置-連接器具有用于將柵極-驅(qū)控信號從驅(qū)控單元輸送至該至少一個半導(dǎo)體的柵極的第一接頭，其中，用于柵極-驅(qū)控信號的關(guān)斷指令能夠取決于至少一個關(guān)斷因素生成；和組件支承裝置，在該組件支承裝置上布置了至少一個半導(dǎo)體開關(guān)和關(guān)斷裝置-連接器。
[0012]從設(shè)計用于將直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)的變換器-直流電壓電位與低電壓-直流電壓電路的低電壓-直流電壓電位電連接的連接終端出發(fā)，該電動-機(jī)械部件被賦予了一種迄今未被考慮到的、擴(kuò)展的功能性。通過將建設(shè)性的結(jié)構(gòu)與用于現(xiàn)在能夠關(guān)斷的連接終端的、附加的電氣功能性巧妙地組合，直流電壓變換器還能夠更緊湊地制造，其中確保并改進(jìn)了對于使所述的電氣連接可靠地電關(guān)斷或者說電分離的特殊要求。
[0013]因此，對于能夠關(guān)斷的連接終端來說，特別是借助于半導(dǎo)體開關(guān)更有可能在電損失通常較小時產(chǎn)生非常迅速的關(guān)斷速度。熱保險裝置或者電驅(qū)控的機(jī)械開關(guān)也在此具有取決于結(jié)構(gòu)型式的缺點。但這卻有可能導(dǎo)致，雖然觸發(fā)并完成了電關(guān)斷，但即使借助于超級靈敏的熱保險裝置通常也不能防止損壞或者甚至損毀處在低電壓-直流電壓電路上的電氣部件。
[0014]根據(jù)布置在組件支承裝置上的半導(dǎo)體開關(guān)的設(shè)計和數(shù)量，能夠使在通過關(guān)斷指令請求的電關(guān)斷的時間點分別流經(jīng)直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)以及低電壓-直流電壓電路的、較大值域的電流進(jìn)行關(guān)斷。
[0015]在關(guān)斷裝置的第一種有利的設(shè)計方式中，用于形成關(guān)斷指令的關(guān)斷因素是借助于電流檢測裝置在直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)上檢測到的過流和/或借助于另一檢測裝置在低電壓-直流電壓電路中檢測到的另一過流。
[0016]用于形成用于關(guān)斷裝置的關(guān)斷指令的、根本的關(guān)斷因素是在直流電壓變換器的低電壓-直流電壓側(cè)上檢測到的過流或者說在低電壓-直流電壓電路中檢測到的另一過流。如果作為對于檢測到的過流以及檢測到的另一過流的成因例如在直流電壓變換器中可能出現(xiàn)電氣故障，關(guān)斷裝置則將特別地保護(hù)低電壓-直流電壓電路和在那里連接的電氣部件和組件不被損毀和/或不出現(xiàn)功能故障。
[0017]視直流電壓變換器的結(jié)構(gòu)的和電氣設(shè)計的不同，可能有利的是，過流的電流檢測裝置直接設(shè)計在直流電壓變換器中的低電壓-直流電壓側(cè)上、和/或借助于另一電流檢測裝置在直流電壓電路中檢測另一過流。然而通常僅利用電流檢測裝置中的一個電流檢測裝置檢測相應(yīng)的過流，并從中形成相應(yīng)的斷電指令便已足夠。
[0018]能夠使關(guān)斷指令的形成取決于其它的關(guān)斷因素，這些關(guān)斷因素例如由電動-或混合動力車輛的整車驅(qū)控裝置在安全關(guān)斷的情況下提供。
[0019]在關(guān)斷裝置的另一種有利的設(shè)計方式中，關(guān)斷裝置設(shè)計用于機(jī)械地固定在直流電壓變換器的殼壁上，并具有用于穿引關(guān)斷裝置的第一終端接頭的殼壁通孔。
[0020]這種對于直流電壓變換器的緊湊的構(gòu)造方式有利的設(shè)計方式示出一種可能性，SP關(guān)斷裝置如何能夠在結(jié)構(gòu)上高效地集成在直流電壓變換器中。不同于已知的電連接終端，空間需求幾乎沒有增加，這是由于關(guān)斷裝置作為能關(guān)斷的連接終端能夠延續(xù)已知的電氣連接終端的一些部分類似的結(jié)構(gòu)特征，并且能夠附加地在空間上以及技術(shù)上投入非常小地集成所需的部件，例如半導(dǎo)體開關(guān)或組件支承裝置。作為殼壁的組成部分，也為殼壁設(shè)有頂蓋或蓋板，特別是當(dāng)頂蓋或蓋板能固定地與殼壁連接時。因此，頂蓋通孔或蓋板通孔能夠等同于殼壁通孔。
[0021]在關(guān)斷裝置的另一種有利的設(shè)計方式中，第一終端接頭具有用于連接低電壓-直流電壓電路的第一電導(dǎo)體的第一連接部件，特別是連接螺栓。
[0022]借助于連接螺栓能夠在第一終端接頭和低電壓-直流電壓電路的第一電導(dǎo)體之間建立非常穩(wěn)定的螺栓連接。連接部件的其它功能性特征可以例如是能拆除的鎖緊連接或不能拆除的壓合連接。
[0023]在關(guān)斷裝置的另一種有利的設(shè)計方式中，其具有覆蓋罩，該覆蓋罩具有用于第一終端接頭的連接部件的或用于低電壓-直流電壓電路的低電壓-直流電壓的低電壓-直流電壓電位的第一導(dǎo)電體的穿引裝置。
[0024]覆蓋罩作為關(guān)斷裝置的部件實現(xiàn)多種功能。因此實現(xiàn)直流電壓變換器的殼壁的通孔的并且由此也實現(xiàn)關(guān)斷裝置與周圍環(huán)境的密封，關(guān)斷裝置能夠機(jī)械地固定在直流電壓變換器的殼壁上，其中，同時，關(guān)斷裝置的第一中斷接頭能夠機(jī)械地固定，并且借助于覆蓋罩特別地能夠?qū)崿F(xiàn)終端接頭與直流電壓變換器的殼壁的電絕緣。
[0025]在關(guān)斷裝置的另一種有利的設(shè)計方式中，關(guān)斷裝置的組件支承裝置設(shè)計用于固定在直流電壓變換器的殼壁上，其中，第一終端接頭和第二終端接頭能夠機(jī)械地固定在關(guān)斷裝置的組件支承裝置上。
[0026]組件支承裝置除了它