电气驱动系统和运行方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010169106.X (22)申请日 2020.03.12 (30)优先权数据 102019206704.2 2019.05.09 DE (71)申请人 奥迪股份公司 地址 德国因戈尔施塔特 (72)发明人 P埃伯哈特 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 吴鹏牛晓玲 (51)Int.Cl. H02P 27/06(2006.01) H02M 1/32(2007.01) H02M 3/155(2006.01) H02M 7/48(2007.01) 。

2、H02M 7/5387(2007.01) B60L 15/08(2006.01) B60L 15/20(2006.01) (54)发明名称 电气驱动系统和运行方法 (57)摘要 本发明涉及一种用于电驱动的机动车的驱 动系统和一种用于运行驱动系统的方法， 该方法 延长功率模块的寿命， 功率模块是驱动系统的脉 冲逆变器的组成部分。 根据本发明提出， 脉冲逆 变器(12)具有连接在功率模块(14)上游的降压 变换器(13)， 该降压变换器被设置成， 将脉冲逆 变器(12)的输入电压(UE)转换为较低的输出电 压(UA)， 所述输出电压被施加在功率模块(14)的 输入端上。 权利要求书1页 说明书3页。

3、 附图1页 CN 111917358 A 2020.11.10 CN 111917358 A 1.一种用于电驱动的机动车的驱动系统(10)， 该驱动系统包括至少一个高压电池 (11)、 至少一个以交流电流运行的电机(15)和设置在高压电池(11)与电机(15)之间的脉冲 逆变器(12)， 其特征在于， 脉冲逆变器(12)具有连接在功率模块(14)上游的降压变换器 (13)， 该降压变换器被设置成， 将脉冲逆变器(12)的输入电压(UE)转换为较低的输出电压 (UA)， 所述输出电压被施加在功率模块(14)的输入端上。 2.根据权利要求1所述的驱动系统(10)， 其中， 降压变换器(13)包括开。

4、关(S)、 二极管 (D)、 电感(L)和电容(C)。 3.根据权利要求1或2所述的驱动系统(10)， 其中， 输出电压(UA)是输入电压(UE)的50 至80。 4.根据权利要求1至3之一所述的驱动系统(10)， 其中， 输入电压(UE)的值是800伏特至 1000伏特。 5.根据权利要求1至3之一所述的驱动系统(10)， 其中， 输入电压(UE)的值是350伏特至 500伏特。 6.一种用于提高在用于电驱动的机动车的驱动系统(10)的脉冲逆变器(12)中的功率 模块(14)的使用寿命的方法， 其中， 将脉冲逆变器(12)的由高压电池(11)提供的输入电压 (UE)降低为较低的电压(UA)，。

5、 所述较低的电压被施加在功率模块(14)的输入端上。 7.根据权利要求6所述的方法， 其中， 脉冲逆变器(12)的输入电压(UE)借助于降压变换 器降低为较低的电压(UA)。 8.根据权利要求6或7所述的方法， 其中， 所述较低的电压(UA)是输入电压(UE)的50至 80。 9.根据权利要求6至8之一所述的方法， 其中， 输入电压(UE)的值是800伏特至1000伏特。 10.根据权利要求6至8之一所述的方法， 其中， 输入电压(UE)的值是350伏特至500伏特。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111917358 A 2 电气驱动系统和运行方法 技术领域 0001 本发明涉及一种用于电。

6、驱动的机动车的驱动系统和用于运行驱动系统的方法， 该 方法延长功率模块的寿命， 功率模块是驱动系统的脉冲逆变器的组成部分。 背景技术 0002 在电动或混合动力车辆的运行中， 通过逆变器中的功率模块由电池电压下的直流 电流生成用于驱动器的电机的交流电流。 在功率模块的功率半导体的切换中， 由于损耗产 生热机械应力， 其随着时间导致构件的失灵。 在确定的运行条件下， 功率半导体的寿命可能 短于所要求的寿命， 且构件可能过早失灵。 0003 由文献DE 40 13 506 A1已知一种电气驱动系统， 包括： 必要时可充电的直流电压 源， 由该直流电压源通过逆变器给异步电机供电； 在直流电压源与逆变。

7、器之间连接的变压 器用于相对于源输出电压提高逆变器输入电压和/或用于相对于由逆变器输入端可量取的 电压降低源充电电压。 0004 由文献DE 10 2018 107 177 A1得知一种用于电动车的驱动系统， 其中由牵引用 电池为在驱动器的功率模块中的逆变器供以供电电压。 在牵引用电池与逆变器之间设置有 变压器(VVC)， 该变压器将牵引用电池的输出电压变换为期望的参考电压， 参考电压用作逆 变器的输入电压。 VVC可以调高或 “向上变换” 由牵引用电池提供的电功率的电位。 0005 文献DE 10 2011 081 725 A1公开一种用于以电池运行的电机的电池的多级充电 装置。 多级充电装。

8、置包括降压变换器、 中间电路和升压变换器， 以便由电流连接端提供的 (单相或三相)交流电流产生适合的充电直流电流。 对于升压变换器和中间电路在此应用电 力驱动器的构件； 电机用作中间电路， 而驱动转换器用作升压变换器。 电机联接到电网侧的 降压变换器， 使得至少一半的充电电流流经电力驱动器的至少三个线圈中的至少一个。 发明内容 0006 本发明的目的在于， 阻止功率模块的功率半导体的过早失灵， 亦即确保： 功率半导 体的寿命至少与驱动器的寿命的规定相符。 0007 该目的按照本发明通过具有权利要求1的特征的装置和具有权利要求5的特征的 方法实现。 本发明的设计方案和改进由从属权利要求和说明书产。

9、生。 0008 本发明的主题是一种用于电驱动的机动车的驱动系统。 驱动系统包括至少一个高 压电池、 至少一个以交流电流运行的电机和设置在高压电池(HV电池)与电机之间的脉冲逆 变器。 按照本发明， 脉冲逆变器具有连接在功率模块上游的降压变换器， 该降压变换器被设 置成， 将脉冲逆变器的输入电压转换为较低的输出电压， 该输出电压被施加在功率模块的 输入端上。 0009 在一个实施形式中， 降压变换器包括开关、 二极管、 电感和电容。 开关在一个实施 形式中构成为电子开关、 例如晶体管、 特别是IGBT(绝缘栅双极晶体管)或MOSFET(金属氧化 物半导体场效应管)。 说明书 1/3 页 3 CN。

10、 111917358 A 3 0010 在驱动系统的一个实施形式中， 降压变换器的输出电压其作为输入电压被施 加在功率模块的输入端上是脉冲逆变器的输入电压的、 亦即降压变换器的输入电压的 50至80、 例如55至70或55至60。 在另一实施形式中， 作为输入电压被施加在功 率模块的输入端上的、 降压变换器的输出电压的值是400伏特至600伏特、 例如450伏特至 550伏特。 在驱控系统的另一实施形式中， 作为输入电压被施加在功率模块的输入端上的、 降压变换器的输出电压的值是200伏特至300伏特。 0011 在驱动系统的一个实施形式中， 脉冲逆变器的输入电压、 亦即降压变换器的输入 电压为。

11、800伏特至1000伏特、 例如850伏特至650伏特。 在驱动系统的另一实施形式中， 脉冲 逆变器的输入电压、 亦即降压变换器的输入电压为350伏特至500伏特。 0012 本发明的主题还包括一种用于提高在用于电驱动的机动车的驱动系统的脉冲逆 变器中的功率模块的寿命的方法。 按照本发明， 将由高压电池提供的脉冲逆变器的输入电 压该输入电压相当于高压电池的输出电压降低为较低的电压， 该较低的电压被施 加在功率模块的输入端上。 亦即降低施加在功率半导体上的直流电压。 0013 在方法的一个实施形式中， 脉冲逆变器的输入电压借助于降压变换器降低为较低 的电压。 被降低到最佳的电压水平(这此外通过应。

12、用的开关频率确定)的较低的电压用作包 含功率半导体的功率模块的输入电压。 0014 在方法的一个实施形式中， 该较低的电压是输入电压的55至70， 或者55至 60。 在另一实施形式中， 该较低的电压值是400伏特至600伏特、 例如450伏特至550伏特。 在另一实施形式中， 该较低的电压值是200伏特至300伏特。 0015 在方法的一个实施形式中， 脉冲逆变器的输入电压值是800伏特至1000伏特、 例如 850伏特至950伏特。 在方法的另一实施形式中， 脉冲逆变器的输入电压值是350伏特至500 伏特。 0016 当前研究显示： 通过将功率模块的输入电压降低到高压电池的输出电压之下可。

13、以 显著提高功率半导体的寿命。 0017 本发明另外的优点和设计方案由说明书和附图产生。 0018 不言而喻， 上述和以下还将阐明的特征只要不脱离本发明的范围， 不仅能以各自 提出的组合使用， 而且也能以其他组合或单独地使用。 附图说明 0019 本发明根据附图中的实施形式示意地示出且参照附图进一步得到描述。 其中： 0020 图1示出按照本发明的驱动系统的一个实施形式的示意图。 具体实施方式 0021 图1示意地示出按照本发明的驱动系统10的一个实施形式。 高压电池11的电极与 脉冲逆变器12的输入端连接， 该脉冲逆变器包括功率模块14和降压变换器13， 降压变换器 13连接在功率模块14的。

14、上游。 功率模块14的输出端与电机15连接， 由脉冲逆变器12为该电 机供电。 降压变换器13将与高压电池11的输出电压相当的输入电压UE降低为较小的输出电 压UA， 该输出电压被施加在功率模块14的输入端上。 通过减小的输入电压提高了功率模块 14的部件的寿命。 说明书 2/3 页 4 CN 111917358 A 4 0022 在一个示例中， 输入电压UE(高压电池11的输出电压)的值是850V。 在4千赫兹的开 关频率下， 在将施加在功率模块14的输入端上的电压UA由850V减小到500V的情况下观测到 在功率模块14中的功率半导体的寿命提高到在850V下运行的功率模块的大约2倍。 0023 附图标记列表： 0024 10 驱动系统 0025 11 高压电池 0026 12 脉冲逆变器 0027 13 降压变换器 0028 14 功率模块 0029 15 电机 说明书 3/3 页 5 CN 111917358 A 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 111917358 A 6 。